Study of the stress state and failure in adhesive joints with composite materials.

Abstract

Con la creciente demanda de los materiales compuestos por parte de la industria, las uniones adhesivas se destacan como una atractiva alternativa frente a las tradicionales uniones mecánicas, que exigen como paso previo, el taladro de los laminados con el consiguiente daño a las fibras, incrementan el peso de la estructura, facilitan la aparición de la corrosión por par galvánico, entre otros inconvenientes. Actualmente existen en el mercado adhesivos con excelentes propiedades mecánicas y en rangos de temperatura amplios, pensados para este tipo de aplicaciones. La presente Tesis Doctoral se centró, básicamente, en el estudio del estado tensional local de una esquina bimaterial que típicamente aparece en las uniones adhesivas de doble solape con placas hechas de un laminado de fibra de carbono y una placa de aluminio. Para acotar el alcance de la metodología a aplicar, inicialmente se analizaron varios aspectos importantes del problema. En particular, se llevó a cabo un estudio elástico tridimensional de dicha unión, seguido de un análisis elastoplástico bidimensional, inclusión de la influencia de la temperatura de curado y del análisis comparativo de dos procesos de fabricación. Este trabajo culminó con la proposición de un criterio de fallo basado en valores críticos de tenacidad a fractura generalizada para esquinas multimateriales, junto con el desarrollo y realización de un método de ensayo para la determinación de estos valores. Dicha metodología de ensayo fue inspirada en el bien conocido Ensayo Brasileño. Finalmente, los análisis de estos nuevos especimenes con cargas a fatiga permitieron disminuir los niveles de carga, los posibles efectos locales de la plastificación y permitieron ampliar el conocimiento del estado tensional así como del fallo de la esquina bajo estudio. El criterio de fallo propuesto se ha evaluado experimentalmente con especimenes de uniones adhesivas reales, dando un acuerdo excelente.