El uso de materiales compuestos estructurales en aplicaciones aeroespaciales y aeronáuticas, tuvo su primera aparición en masa durante la
Segunda Guerra Mundial. Desde entonces se ha venido incrementando el uso de materiales compuestos en particular en la industria del
transporte, construcción civil y la industria del deporte y actualmente su uso se ampliado a casi todas las ramas de la ingeniería sustituyendo
a muchos materiales. El auge de estos materiales se debe a la buena relación que presentan entre la resistencia y la densidad del material, lo
cual se conoce como la resistencia específica, además de una gran tolerancia al daño cuando el material se somete a cargas cíclicas (fatiga).
Este atractivo conlleva a que las estructuras y piezas fabricadas en este tipo de materiales, cumplan con requerimientos y solicitaciones
mecánicas al tiempo que se reduce el peso, lo que implica reducciones en el consumo de energía para operar máquinas con estas piezas, y por
otro parte se aumenta la capacidad de carga que puede tener el sistema.
Actualmente los modelos de vida a fatiga que se encuentran en la literatura normalmente utilizan uno de los modelos de falla estática y una
curva empírica de carga sobre ciclos como variables de entrada. Este tipo de modelos de vida a fatiga se puede utilizar para la predicción de
la cantidad de ciclos para la falla, pero estos no tienen en cuenta la acumulación de daño sobre los materiales. Un ejemplo de este tipo de
modelo es el de Jen y Lee, Philippidis y Vassilopoulos, quienes desarrollaron modelos determinísticos basados en los criterios de falla
estáticos de Tsai-Hill. Por su parte Fawaz y Ellyn desarrollaron un modelo que permite predecir la curva de fatiga (resistencia Vs. número de
ciclos) de laminados unidireccionales con una orientación preferencial. También se encuentran modelos estadísticos como el de Paramonov
que permiten predecir el número de ciclos mínimos y máximos antes de fallar una pieza de materiales compuestos y modelos como el de
Reifsnider, que tienen en cuenta aspectos a nivel micro estructural. La capacidad de predicción de cada uno de los modelos obviamente está
determinada por las suposiciones hechas en la deducción del mismo, razón por la cual es fundamental entender bien cada uno de los modelos
para su correcta selección.
En este proyecto se utilizarán técnicas experimentales y de elementos finitos para estudiar este fenómeno de fatiga en materiales laminados
FRP, sometidos a tracción. Se espera que estos resultados permitan la implementación de estos modelos en componentes con estructuras
complejas en un mediano plazo, para así contribuir al desarrollo de ésta área del conocimiento así como también a la industria local que ha
comenzado a desarrollar productos con este tipo de materiales. |