Modelado elastoplástico de laminados compuestos Kevlar®: un enfoque de carga cíclica para la caracterización en el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Materiales compuestos
• Ingeniería mecánica

Sus antecedentes:

• Los compuestos de matriz de fenol formaldehído/polivinil butiralo (PF/PVB) reforzados con fibras Kevlar® son cruciales para las aplicaciones resistentes a los impactos.
• Comprender su comportamiento elastoplástico bajo carga de tracción es esencial para la optimización del diseño.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento elastoplástico en el plano de los compuestos Kevlar®/PF/PVB.
• Desarrollar y validar un nuevo modelo constitutivo de elastoplásticos para estos compuestos.
• Proporcionar propiedades mecánicas esenciales y relaciones constitutivas para el diseño de estructuras compuestas avanzadas.

Principales métodos:

• Pruebas de tracción completas en el plano, incluidas las pruebas de carga y descarga cíclicas a una velocidad de desgaste del 100%/min.
• Desarrollo de un modelo constitutivo de elastoplástico utilizando el criterio de rendimiento de Hill y una función de endurecimiento isotrópico.
• Prueba de laminados con varias secuencias de apilamiento (0°, 90°, ±45°) y evaluación de las predicciones del modelo.

Principales resultados:

• Se observaron efectos significativos de endurecimiento no lineal y de endurecimiento del hilo más allá de la tensión de rendimiento.
• El modelo desarrollado predijo con precisión el comportamiento no lineal, pero sobreestimó la respuesta de tensión-deformación en laminados que experimentan delaminación.
• Un modelo adaptado proporcionó un límite inferior para la respuesta de tensión a la deformación en casos delaminados, teniendo en cuenta las deformaciones plásticas dentro de las capas.

Conclusiones:

• El estudio proporciona valiosas propiedades mecánicas y relaciones constitutivas para los compuestos Kevlar®/PF/PVB.
• El modelo desarrollado ofrece límites razonables para predecir la respuesta de tensión-deformación, en particular para las deformaciones plásticas dentro de las capas.
• Esta investigación contribuye al diseño de estructuras compuestas a medida para una mayor resistencia al impacto.