Estudio del efecto escala en laminados [0,90n]s de material compuesto

Abstract

El efecto escala en materiales compuestos es conocido como el retraso en la aparición de daño en las láminas más débiles de un laminado (típicamente las láminas a 90 grados). Esta cuestión ha adquirido una enorme relevancia con la aparición de las láminas ultradelgadas, de hasta 20 micras de espesor, en la idea de que su uso puede retrasar la aparición del daño y en algunos casos el fallo de una lámina en un laminado de forma muy significativa. En el presente trabajo se estudian los diferentes mecanismos de daño que se producen en función del espesor en la capa de 90 grados en laminados [0,90n]s a través de modelos numéricos micro- (modelando despegues de fibra-matriz) y meso-mecánicos (modelando grietas transversales en la capa de 90 grados). La herramienta numérica empleada ha sido el Método de los Elementos de Contorno. Con estos modelos numéricos se concluye que el efecto escala no está relacionado con el nivel de representación (micro o meso) del daño, sino que es una cuestión sobre cómo realmente es el daño y cómo nuestro modelo es capaz de representarlo, definiendo dos formas de generación del daño (denominadas progresiva y explosiva) en las que únicamente intervienen conceptos energéticos de Mecánica de la Fractura. Las dos formas posibles de generación del daño (explosiva y progresiva) han sido contrastadas con resultados obtenidos de numerosas campañas experimentales llevadas a cabo con el fin de detectar la aparición del daño en la capa de 90 grados en laminados [0,90n]s, obteniendo una explicación físicamente basada del efecto escala en materiales compuestos.