Virtual Determination of Allowables for Complete Testing Matrixes of Composite Coupons

Abstract

La caracterización de materiales compuestos de fibra larga para su uso industrial se ha estandarizado como un análisis estadístico debido a diversos factores que influyen en los valores de interés, denominados admisibles, obtenidos experimentalmente mediante ensayos con probetas. El uso de campañas de ensayos virtuales requiere el modelado de la variabilidad inducida por la fabricación y los ensayos, además del uso de modelos de daño progresivo sobre los que se han dado importantes avances en el último medio siglo. La herramienta virtual con la que se trabaja, Digimat es capaz de la generación de admisibles, lo que supone una reducción significativa de complejidad y coste respecto a la las campañas experimentales. En este proyecto se usa el módulo Digimat VA, el cual se ha desarrollado para facilitar la simulación de campañas de ensayos mediante el Método de Elementos Finitos. Tras presentar los modelos teóricos de material y fallo progresivo implementados, se hace un estudio de la convergencia de la malla. Se hacen otros estudios sobre los distintos modelos de daño y defectos tales como la ondulación de laminados y porosidades. Finalmente, se da visión de la funcionalidades orientadas a campañas de simulación y el cómputo de los admisibles.

Material characterization of long-fiber composites for industrial use as been standardized as a statistical analysis due to several factors that influence the values of interest, known as allowables, obtained experimentally through coupon testing. The use of virtual testing campaigns requires the modelling of manufacturing- and testing- induced variability, as well as the use of progressive failure models, which saw major advances in the last half century. The virtual tool Digimat is capable of the allowables generation, which brings a significant reduction of complexity and cost with respect to experimental campaigns. In this project, the software Digimat VA which has been developed to facilitate the simulation of testing campaigns with the Finite Element Method is used. After presenting the theoretical material models and progressive failure implemented, a mesh independence study is made. Further studies regarding the different damage models and defects such as laminate waviness and porosities are made. Lastly, an overview of the functionalities related to testing campaigns and the computation of the allowables is provided.