Comportamiento de las grietas de interfase en materiales compuestos fibrosos ante carga cíclica de tracción-tracción y tracción-compresión

Abstract

El origen del daño ante carga cíclica en materiales compuestos suele encontrarse en las láminas off-axis, en forma de grietas transversales. Este mecanismo de rotura está dominado por la aparición y crecimiento de despegues entre la matriz y las fibras (grietas de interfase), cuya posterior coalescencia da lugar al fallo transversal. En este trabajo se evalúa el crecimiento de los despegues ante la aplicación de ciclos de carga transversal de tracción-tracción (T-T) y tracción-compresión (T-C), ya que existen referencias al hecho de que la presencia de ciclos de compresión puede afectar a la resistencia a fatiga del laminado. Experimentalmente, mediante probetas de fibra única, se observa que los ciclos T-C resultan más perjudiciales que los ciclos T-T, pudiendo medir la extensión del daño. Numéricamente, mediante un modelo de elementos de contorno, se estudia el diferente efecto de las partes de tracción y compresión de los ciclos, aportando resultados que ayudan a explicar la evidencia experimental.

The initiation of damage under cyclic loading in composite materials generally appears as transverse cracks in off-axis plies. The mechanism of damage is dominated by the appearance of debonds between the fibres and the matrix (interface cracks). The transverse cracks forms when debonds coalesce. Based on the references that accounts for the effect of the presence of compression in the laminate strength under cyclic loading, the growth of the interface cracks is studied in this work under transverse tension-tension (T-T) and tension-compression (T-C) cyclic loading, Experimentally, a more detrimental effect of the T-C cycles than the T-T cycles is observed and quantified for single fibre specimens. The numerical study of the effect of the tensile and compressive part of the loading cycle by means of a boundary elements model contributes to the explanation of the experimental evidence.