Estudio del estado tensional en las esquinas del espécimen “Off-Axis” mediante modelos FEM 2D y 3D

Abstract

Este trabajo está motivado por la observación de fallos prematuros en las probetas “Off-Axis” de tracción para la caracterización de la resistencia a cortadura intralaminar en materiales compuestos unidireccionales. Dichos fallos se concentran en muchos casos en el entorno de las esquinas que forma la probeta con el taco de agarre a las mordazas de la máquina de ensayos. Se ha realizado un estudio del estado tensional singular en estos puntos críticos y su dependencia con los parámetros geométricos y mecánicos que caracterizan el problema. Así como la dependencia con el módulo de cizalladura, dado la no uniformidad de éste a lo largo del ensayo. El análisis se ha llevado a cabo empleando herramientas semianalíticas y MEF 2D y 3D, simulando las condiciones que tendría el especimen en un ensayo “Off-Axis” de un compuesto grafito-epoxi. A partir de dichos modelos se han calculado los ordenes de singularidades en tensión (δ), así como el cálculo de los factores de intensificación de tensiones (K), para los distintos parámetros geométricos y módulos de cortaduras. Obteniendo mediante este estudio los gráficos de variación de los parámetros que definen el estado singular con los parámetros geométricos del problema (ángulo de la fibra, ángulo de los tacos y ratio longitud/ancho del espécimen).