Estructuras de Materiales Compuestos

Transcripción

1 Estruturas de Materiales Compuestos Plaas Sandwih Ing. Gastón Bonet - Ing. Cristian Bottero - Ing. Maro Fontana

2 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Plaas sandwih Las plaas sandwih se omponen de laminados que ontienen una lámina entral de muy baja densidad y gran espesor Se araterizan por elevar notablemente la rigidez a flexión y torsión de la plaa Diho inremento puede ser alulado diretamente a través de la matriz D inorporando el núleo omo una lámina Se debe prestar espeial atenión al orte transversal de la plaa ya que la deformaión por orte en plaas delgadas puede ser omparable a la deformaión por flexión Debido al aumento de la rigidez a flexión, son ideales para aumentar la estabilidad en ompresión de plaas. 2

3 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Núleo El núleo de la plaa sandwih debe poseer iertas araterístias mínimas de rigidez y resistenia tal que: No olapse bajo la presión de urado La arga pueda ser transferida entre los faings Algunas propiedades importantes del núleo son: Las rigidees al orte transversal G23 y G13 Las resistenias al orte transversal F23 y F13 Las propiedades normales fuera del plano E3,F3t y F3 3

4 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Rigidez 4

5 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Pandeo La arga rítia se alula de manera similar a plaas monolítias, on la exepión que se debe orregir por la deformaión por orte. N rit Nrit kn 1 tg rit Donde k es un fator que onsidera la distribuión no uniforme de las tensiones de orte en el espesor del núleo. Para plaas sandwih típias, el error ometido al asumir k=1 es despreiable. 5

6 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Pandeo N rit Nrit N 1 tg rit 6

7 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Pandeo en orte Cuando el estado de arga es de orte puro, la arga rítia se orrije mediante la siguiente formula: N rit Nrit N 1 tg rit 45 7

8 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión El arrugamiento es una estabilidad loalizada en la ual la semionda de flexión se produe en una esala que no tiene relaión on las dimensiones de la plaa Existen tres modos típios: 8

9 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión El arrugamiento es una estabilidad loalizada en la ual la semionda de flexión se produe en una esala que no tiene relaión on las dimensiones de la plaa Existen tres modos típios: 9

10 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Para determinar la arga rítia de arrugamiento, se asume un estado de prepandeo de ompresión y un desplazamiento de la siguiente forma: z x w A sen z l Donde Z es la zona en la ual se onfinan las deformaiones del núleo y l es la longitud araterístia de la semionda de pandeo (ambas inógnitas del problema). 10

11 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Minimizando el funional de la diferenia entre energía interna de deformaión y trabajo, asumiendo modo simétrio, se obtiene la expresión de la arga rítia. Este resultado se minimiza nuevamente respeto a l y Z, obteniendose: EE f 0.91tf 2 Gxz Siempre y uando Z sea menor que la mitad del espesor del núleo z 13 E f l 1.648tf EG xz N 0.91t E E G 13 xwr f f xz 13 11

12 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Si Z da mayor a la mitad del espesor del núleo, se debe asumir que Z es a diho valor resultando: 14 l E t t para z f 3 14 f 24 E 2 t N xwr E E t 3 f f t Gxz t 6 12

13 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Para obtener la arga rítia del modo anti-simétrio se proede análogamente obteniendo: 13 N 0.51t E E G xwr f f xz EE f l 2.15tf 2 Gxz z 3 EE f tf 2 2 Gxz G t 3 xz EE f uando t 3t f 2 Gxz 13 13

14 Wrinkling Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Si el espesor del núleo es relativamente pequeño: EE f uando t 3t f 2 Gxz 13 EE N t G t 32 f xwr 0.59 f xz t Et f l 1.67tf Et f Se debe determinar a partir de los álulos la arga mínima de pandeo entre los modos simétrio y anti-simétrio

15 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Shear Wrinkling Bajo un estado de orte puro, también se puede produir la inestabilidad por arrugamiento El arrugamiento se genera en una linea a 45º de la arga de orte. El álulo de la arga rítia se realiza de la misma manera que en ompresión onsiderando los módulos elástio y de orte en la direión del arrugamiento, es deir, a 45º de la arga de orte. Se despreia el efeto estabilizante de la traión debido al orte. 15

16 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Shear Wrinkling Bajo un estado de orte puro, también se puede produir la inestabilidad por arrugamiento El arrugamiento se genera en una linea a 45º de la arga de orte. El álulo de la arga rítia se realiza de la misma manera que en ompresión onsiderando los módulos elástio y de orte en la direión del arrugamiento, es deir, a 45º de la arga de orte. Se despreia el efeto estabilizante de la traión debido al orte. 16

17 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Wrinkling- Carga ombinada Bajo arga ombinada, el arrugamiento se alula mediante urvas de interaión. 17

18 Crimping Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Ourre uando la rigidez a orte es muy baja, lo ual aumenta la sensibilidad a exentriidades Para obtener la arga rítia, se asume que la longitud l de la onda tiende a zero, por lo que la arga ritia no orregida tiende a infinito: N lim Nrit N 1 tg rit Nrit rit t G 18

19 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Crimping bajo un estado de orte En este aso, se utiliza una formula semiempríria para determinar la arga rítia: N t G G rit xz yz 19

20 Estruturas de Materiales Compuestos Ensayos normalizados de araterizaión Pandeo intraelular - Dimpling Este es un modo asoiado a núleo de elda abierta tales omo honeyomb. El pandeo se produe en el faing dentro de ada elda. 3 E f ttf 1 Nxdim 2 o N 24 1 s xy yx D 11 f 2 xdim 2 s 20