Experimental Investigation of CFRP Impact Toughness and Failure Modes - Fl̀ar O; University of Defence
La investigacin̤ experimental evala͠ la capacidad de los pls̀ticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) para absorber energa̕ de impacto. El mťodo se basa en la medicin̤ de la resistencia al impacto de muestras de viga sin muescas hechas de laminados con refuerzo tejido y unidireccional en orientacin̤ de capas cruzadas [0/90] n o capas de ǹgulo [ł 45] n utilizando una mq̀uina de prueba de pňdulo de impacto. El impacto a baja velocidad produce fallas interlaminares e intralaminares de haces que afectan su absorcin̤ de energa̕. Las absorciones de energa̕ resultantes se evala͠n a partir de curvas de desplazamiento de fuerza y ​​posteriormente se discuten utilizando la evaluacin̤ de los procesos de carga y los modos de falla final.1. Introduccin̤Con el aumento de la utilizacin̤ de materiales compuestos en la construccin̤ de aviones y automv̤iles, se exponen ms̀ a los impactos y choques. Estos incluyen impactos de objetos externos, golpes de pedazos de piedra o granizo, choques de pj̀aros, impactos de herramientas, colisiones de dos vehc̕ulos u objetos internos, por ejemplo, restos de motores sin contener o proyectiles de armas de mano. Por lo tanto, se requiere una mayor observacin̤ del comportamiento de los fallos de los compuestos y de la capacidad de absorcin̤ de energa̕, prestando especial atencin̤ a la orientacin̤ 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 flexin̤ de los especm̕enes sin muescas utilizando una mq̀uina de prueba de pňdulos. Las normas que describen los ensayos dinm̀icos que pueden aplicarse generalmente para el ensayo de pls̀ticos reforzados son ASTM D6110 [3] y ASTM E2248 [4].Un estudio muy similar se centra en la comparacin̤ de las propiedades de impacto de ambos especm̕enes unidireccionales [0]12, [90]12, [45]12 y multidireccionales [0/90]3s, [ł45]3s, [0/90/(ł45)2]s de rayo sin muescas publicados en [5]. Las cargas de impacto del pňdulo se aplicaron a los especm̕enes de vigas ya sea normal o paralelo a la estratificacin̤ del laminado. La evaluacin̤ de las propiedades de los laminados unidireccionales muestra una mayor absorcin̤ de la energa̕ de impacto de la secuencia de estratificacin̤ [0]12 (189,1 kJm-2) en comparacin̤ con otros laminados unidireccionales [90]12 y [45]12 (46,4 kJm-2 o 53,1 kJm-2). Las micrografa̕s de los modos de fallo muestran tambiň una diferencia en el comportamiento de fallo de los laminados unidireccionales. Mientras que el laminado [0]12 muestra rotura de fibras y deslaminacin̤ del laminado despuš 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 absorcin̤ de energa̕ similar o mayor en comparacin̤ con la muestra unidireccional [0]12. En primer lugar, el laminado de capas cruzadas [0/90]3s mostr ̤una absorcin̤ de energa̕ media de 230 kJm-2 con un comportamiento de fallo hb̕rido visto en los casos de laminados unidireccionales [0]12 y [90]12, obviamente. Adems̀, el laminado de capas angulares [ł45]3]s muestra la mejor resistencia a la flexin̤ por impacto en třminos de energa̕ absorbida promediada que es de 306,5 kJm-2. Este laminado de capas angulares muestra el llamado comportamiento pseudo-dc͠til, debido al efecto de arrastre de las fibras.