Telas o refuerzos
Resinas
Espumas o madera balsa
Pegamentos
Gelcoat / Pinturas
Velo / Mat
Cálculo
Presentación de los materiales compuestos
Empleo de materiales compuestos.
Telas o refuerzos
Amplia gama de materiales para elegir:
Carbono, alto o bajo módulo.
Kevlar
Vidrio E, varios sizings y marcas comerciales
Vidrio S
Diamante
Elección de la fibra de acuerdo a la pieza a realizar, posibilidades de manufactura, económicas, técnicas, disponibilidad de material, etc.
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Catálogo Saertex de telas de fibra de vidrio.
Telas o refuerzos
Catálogo VectorPly de telas de fibra de carbono.
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Telas o refuerzos
Tipos de telas
Valores de ensayo
Resinas
Es la matriz que une las fibras, y la encargada de transmitir los esfuerzos entre las fibras, también las protege del medio.
La naturaleza de la resina puede ser muy variada, normalmente se emplean tres, epoxies, poliésteres o vinilésteres.
Hay otros tipos, como por ejemplo las fenólicas, pero ya son de empleo más específico.
Resinas
Tipos de resinas
Valores de ensayo
Valores de ensayo
Resinas
Valores de las diferentes resinas (U$D/lb)
Valores de ensayo, compresión a distintas temperaturas, laminados DD (0/+-45/0)8, seco y húmedo.
Valores del módulo 0°, tracción a distintas temperaturas, laminados DD (0/+-45/0)8, seco y húmedo.
Resinas
Valores de ensayo de subconjuntos a clivaje
Tabla con valores de ensayo de subconjuntos a clivaje
Probetas ensayadas de subconjunto a clivaje
Diagrama de ensayo de probetas de subconjunto a clivaje
Resinas
Efecto de la matriz en la resistencia a fatiga en tracción dirección 0° (R=0.1) y carga alternada (R=-1), laminados [0/+-45/0]s, Vf = 0.34 – 0.36
Extremos de resistencia a fatiga en tracción dirección 0° (R=0.1), laminados de fibra de vidrio
Influencia en la resistencia a fatiga de la relación resina vidrio en laminados de fibra de vidrio
Resinas
Diagrama de Goodman normalizado para material unidireccional ensayado en la dirección longitudinal
Diagrama de Goodman no normalizado para material unidireccional ensayado en la dirección transversal
Adhesivos
Adhesivos
Materiales de relleno
Materiales de relleno
Materiales de relleno de honeycomb de aluminio
Materiales de relleno
Fotos de la microestructura de la madera de balsa y honeycomb de Nomex
Protección exterior.
Gelcoat, distintas bases, poliester isoftálico, poliester ortoftálico, vinilester, epoxi. Poliuretánico.
Pinturas, base epoxi o poliuretánicas.
Resistencia a la radiación UV, abrasión, temperatura, color, terminación superficial, brillo u opacos, compatibilidad con el substrato, posibilidad de retrabajos, etc.
Ejemplo: Gelcoat epoxi Gurit
Capa exterior generalmente empleada para obtener una terminación superficial buena, dependiendo del uso o de la pieza a realizar pueden ser varias o de distinto tipo, generalmente siguen al gelcoat, se pueden emplear capas de mat como material de refuerzo en piezas no estructurales o de baja exigencia.
Velo / Mat
Cálculo
Teorías de falla
Falla de fibra FF
Modos de falla de inter fibra IFF
Cálculo
Teorías de falla
Los primerios criterios de falla para láminas unidireccionales fueron sobre fallas globales. Estos criterios no distinguen los modos de falla, y son formulados como una ecuación matemática simple (en aquel entonces se contaba con una baja capacidad computacional), los cuales se pueden adaptar fácilmente a los resultados experimentales. Tales criterios son los de :
Hoffmann
Tsai-Hill
Tsai-Wu
Observaciones de la física llevaron al desarrollo de criterios diferenciativos, los cuales distinguen entre falla de fibra (FF) y falla entre fibras(IFF). Se emplean diferentes formulaciones matemáticas para los diferentes el fenómenos físicos. Debido a que los efectos de los dos modos de falla y los métodos para evitarlos son completamente diferentes, es vital para el diseñador saber que tipo de falla está ocurriendo.
Como ejemplo de tales criterios de falla tenemos a: Puck simple, Puck modificado y Hashin.
Basado en modelos físicos, Puck desarrolló uno de los métodos diferenciativos más modernos para integrar las numerosas observaciones experimentales en una teoría.
El criterio de plano de acción de Puck no solo distingue entre FF e IFF, también distingue entre tres tipos de modo de falla IFF.
Cálculo
Teorías de falla
Especialmente el fenómeno de falla oblicua IFF con s2 < 0 (Figura IFF: modo C) motivó a Puck a identificar el plano de la capa con el máximo esfuerzo como “plano de acción” y a transformar los cálculos de fractura para materiales frágiles en ese plano.
Mientras que los modos de falla IFF A y B son a veces tolerables, el modo C puede llevar a una fallla completa de la pieza realizada en materiales compuestos. Si el ángulo del plano de fractura excede los 30° la forma de cuña de la fisura puede dañar las capas adyacentes del laminado y llevar a una falla explosiva del laminado completo.
En la página siguiente se muestra una tabla en la que se listan las ecuaciones matemáticas para los diferentes modos de falla. Estas ecuaciones en conjunto definen una superficie cerrada tridimensional, la envolvente de falla, en el espacio de tensiones (s1,s2,t12).
Cálculo
Teorías de falla
Cálculo
Teorías de falla
Cálculo
Teorías de falla
Envolvente de falla, en el espacio de tensiones (s1,s2,t12)
Cálculo
Teorías de falla
Ediferentes modos de falla IFF en un plano (s2,t12), del espacio de tensiones (s1,s2,t12)
El ángulo de fractura para el modo C se puede calcular con la ecuación que se muestra a continuación. El ángulo del plano de fractura para los modos A y B es 0°.
Cálculo
Teorías de falla
con
Otra característica importante del criterio de plano de acción de Puck es la interacción entre las tensiones en la dirección de las fibras (s1) y transversal a la dirección de la fibras (s2, t12). Si s1 se acerca al límite de FF, las primeras fisuras de los filamentos causarán daño en la matriz circundante. Estas microfisuras en la matriz reducen el límite IFF de la capa, esto se traduce en una reducción de la envolvente de falla hacia el límite de FF.