Resumen

La investigación experimental evalúa la capacidad de los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) para absorber energía de impacto. El método se basa en la medición de la resistencia al impacto de muestras de viga sin muescas hechas de laminados con refuerzo tejido y unidireccional en orientación de capas cruzadas [0/90] n o capas de ángulo [± 45] n utilizando una máquina de prueba de péndulo de impacto. El impacto a baja velocidad produce fallas interlaminares e intralaminares de haces que afectan su absorción de energía. Las absorciones de energía resultantes se evalúan a partir de curvas de desplazamiento de fuerza y ​​posteriormente se discuten utilizando la evaluación de los procesos de carga y los modos de falla final.

1. Introducción

Con el aumento de la utilización de materiales compuestos en la construcción de aviones y automóviles, se exponen más a los impactos y choques.  Estos incluyen impactos de objetos externos, golpes de pedazos de piedra o granizo, choques de pájaros, impactos de herramientas, colisiones de dos vehículos u objetos internos, por ejemplo, restos de motores sin contener o proyectiles de armas de mano. Por lo tanto, se requiere una mayor observación del comportamiento de los fallos de los compuestos y de la capacidad de absorción de energía, prestando especial atención a la orientación de las capas y a la arquitectura de las fibras, debido a su intensa capacidad para afectar a la resistencia de los laminados y a la resistencia al agrietamiento [1, 2].

Este documento examina este tipo de propiedad observando el impacto de la flexión de los especímenes sin muescas utilizando una máquina de prueba de péndulos. Las normas que describen los ensayos dinámicos que pueden aplicarse generalmente para el ensayo de plásticos reforzados son ASTM D6110 [3] y ASTM E2248 [4].

Un estudio muy similar se centra en la comparación de las propiedades de impacto de ambos especímenes unidireccionales [0]₁₂, [90]₁₂, [45]₁₂ y multidireccionales [0/90]_3s, [±45]_3s, [0/90/(±45)₂]_s de rayo sin muescas publicados en [5]. Las cargas de impacto del péndulo se aplicaron a los especímenes de vigas ya sea normal o paralelo a la estratificación del laminado.  La evaluación de las propiedades de los laminados unidireccionales muestra una mayor absorción de la energía de impacto de la secuencia de estratificación [0]₁₂ (189,1 kJm^-2) en comparación con otros laminados unidireccionales [90]₁₂ y [45]₁₂ (46,4 kJm^-2 o 53,1 kJm^-2). Las micrografías de los modos de fallo muestran también una diferencia en el comportamiento de fallo de los laminados unidireccionales. Mientras que el laminado [0]₁₂ muestra rotura de fibras y deslaminación del laminado después del impacto, los laminados unidireccionales [90]₁₂ y [45]₁₂ fallan en la forma de despegado de fibras y rotura de la matriz quebradiza. Por otra parte, las pruebas de impacto del laminado multidireccional muestran una absorción de energía similar o mayor en comparación con la muestra unidireccional [0]₁₂. En primer lugar, el laminado de capas cruzadas [0/90]_3s mostró una absorción de energía media de 230 kJm^-2 con un comportamiento de fallo híbrido visto en los casos de laminados unidireccionales [0]₁₂ y [90]₁₂, obviamente. Además, el laminado de capas angulares [±45]₃]_s muestra la mejor resistencia a la flexión por impacto en términos de energía absorbida promediada que es de 306,5 kJm^-2. Este laminado de capas angulares muestra el llamado comportamiento pseudo-dúctil, debido al efecto de arrastre de las fibras.

• Materias:Resistencia de materiales Plásticos Materiales compuestos Fuerza y energía
• Subjects:Strength of materials Plastics Composite materials Force and energy
• Palabras claves:Compuesto, impacto, péndulo, resistencia al impacto, flexión, modo de falla
• Keywords:Composite, impact, pendulum, impact toughness, bending, failure mode