Análisis del comportamiento mecánico de laminados multi-direccionales con distintos tipos de acoplamiento

Resumen

En términos generales, un material compuesto laminado no presenta las mismas simetrías que las de un material isótropo, con lo cual, las deformaciones normales pueden estar relacionadas con las tensiones de cortadura, en cuyo caso las deformaciones de cortadura están relacionadas con las tensiones normales. Este hecho origina efectos de acoplamiento mecánico en el laminado, como son el acoplamiento entre el comportamiento normal y el de cortadura, y entre la flexión y la torsión. Tales efectos introducen complicaciones significativas en el análisis de estructuras laminadas, por lo cual la mayoría de la literatura que se ha publicado sobre el análisis de este tipo de estructuras trata sobre materiales cuasi-isótropos o sobre materiales simétricos equilibrados, en los que no se dan efectos de acoplamiento. Por ello, existe un enorme campo teórico-experimental en lo referente al estudio de materiales compuestos laminados que presentan efectos de acoplamiento mecánico. Así, en el presente trabajo doctoral se han estudiado tres configuraciones de laminados con distintos tipos de acoplamiento: (1) Laminados unidireccionales oblicuos [0]n - Se ha realizado una comparativa experimental de los ensayos mecánicos de tracción y de flexión empleando laminados unidireccionales oblicuos [0]n. Dicha comparativa se ha llevado a cabo para determinar la resistencia a cortadura en el plano de laminados unidireccionales. Se ha considerado que el ensayo de flexión oblicua a tres puntos es más adecuado que el ensayo de tracción oblicua para la determinación de la resistencia a cortadura en el plano. (2) Laminados cruzados no simétricos [0n/90m] - Se ha llevado a cabo un análisis teórico donde se presentan expresiones analíticas para la determinación de la distribución de tensiones en el plano y fuera del plano de elementos curvos fabricados a partir de laminados cruzados no simétricos [0n/90m]. Los resultados de este análisis se han realizado considerando tanto curvaturas térmicas residuales como curvaturas impuestas debidas al perfil geométrico de fabricación del laminado. (3) Laminados angulares anti-simétricos [±0]as - Se ha propuesto un nuevo método para la determinación de las propiedades a cortadura en el plano mediante ensayos de flexión a tres puntos de laminados angulares anti-simétricos [±45]as. Para ello, se han analizado laminados angulares simétricos y anti-simétricos, y se han indicado las condiciones de ensayo idóneas, destacando las ventajas y los inconvenientes de este nuevo método. Se ha seleccionado la configuración anti-simétrica ya que no se produce acoplamiento flexión-torsión, que sí se da en la configuración simétrica.