Resistencia a la fractura dinámica translaminar de un laminado híbrido de fibra y metal diseñado para aplicaciones de alta temperatura
Translaminar Dynamic Fracture Toughness of a Hybrid Fiber-Metal Laminate Devised to High‑Temperature Applications
Se ha determinado la tenacidad a la fractura dinámica translaminar de un laminado híbrido de titanio-grafito de fibra-metal con matriz termoplástica a las velocidades de impacto de 2,25 y 5,52 m/s, dentro del intervalo de temperaturas de -196 a +180 °C, y se ha comparado con la de los laminados compuestos convencionales de carbono-epoxi. El laminado híbrido muestra una menor resistencia a la fractura de iniciación que los compuestos de cinta unidireccional tradicionales, aunque es más resistente que los laminados de tejido convencionales. Los ensayos de impacto revelaron que, si se compara con el rendimiento mecánico de los laminados carbono-epoxi convencionales, la aplicación del laminado de fibra-metal debe basarse en su resistencia a la propagación dinámica de la fractura más que en la iniciación de la fractura.
INTRODUCCIÓN
Los tradicionales laminados compuestos de fibras de carbono y resina epoxi, conocidos a partir de ahora simplemente como C-EPX, en los que fibras continuas de carbono refuerzan una matriz epoxídica, cumplen los requisitos actuales del diseño estructural de aviones subsónicos. Sin embargo, los aviones supersónicos requieren materiales cuyas propiedades mecánicas se mantengan a altas temperaturas de funcionamiento. La empresa aeroespacial Boeing es una de las organizaciones responsables del proyecto estadounidense HSCT (High Speed Civil Transport) y, junto con la Agencia Aeroespacial Americana (NASA), ha desarrollado el laminado híbrido de metal y fibra TiGra (LMF). Este laminado híbrido TiGra, compuesto por láminas alternas de aleación de titanio (Ti) y compuesto de matriz polimérica termoplástica PEEK (poli-éter-éter-cetona) reforzado con fibras de grafito (Gra), tiene el fin de cumplir los criterios más estrictos del proyecto HSCT, donde se esperan temperaturas de hasta 180ºC para fuselajes de aviones que viajan a velocidades de Mach 2,5.
Una limitación ampliamente reconocida de las estructuras laminares es su baja resistencia a los impactos transversales. Sin embargo, el comportamiento de los laminados compuestos aeronáuticos bajo agrietamiento dinámico translaminar no ha sido particularmente estudiado, especialmente en el caso de LMF. A partir de los conceptos de la mecánica de la fractura, es posible inferir el grado de seguridad que posee un componente estructural frente a fracturas catastróficas en servicio. Uno de los parámetros de Mecánica (MFEP) utilizado para estimar la resistencia de los materiales a la fractura lenta (cuasiestática), en condiciones de plasticidad delante de la grieta, es la integral J, que originó el criterio de tenacidad de inicio de fractura Jic.
Recursos
-
Formatopdf
-
Idioma:portugues
-
Tamaño:1283 kb