Simulacion DE UN Material Compuesto EN EL Software Elamx . Jeysson Edwin Condori Ccama PDF

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SIMULACION DE UN MATERIAL COMPUESTO EN EL SOFTWARE ELAMX ....

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GUIA DE PRÁCTICAS VIRTUAL COMPUESTOS 2 DOCENTES: DIEGO JORGE MAURICIO PAREDES LINARES

PROGRAMA DE INGENIERIA DE MATERIALES ----------------------------------------DATOS DEL ALUMNO-------------------------------------Apellidos/Nombres: Condori Ccama Jeysson Edwin N° de Semestre: Decimo (G4) Viernes CUI: 20163242 Turno: B grupo:

LABORATORIO N°5: SIMULACION DE UN MATERIAL COMPUESTO EN EL SOFTWARE ELAMX I.

OBJETIVOS  Conocer el entorno del software  Simular en 3D un material compuesto

II.

TRABAJO PROPUESTO  TOMAR LOS DATOS DE TRABAJO ANTERIORES Y SIMULAR EN 3D EL MATERIAL COMPUESTO (MÍNIMO 4 CASOS)

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COMPOSITO 1: - [90/+45/-45/60/30]

Ilustración 1: Parámetros de programación

Ilustración 2: Simulación 3D del material compuesto

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COMPOSITO 2: [+45/-45/90/0]s

Ilustración 3:Parámetros de programación

Ilustración 4:Simulación 3D del material compuesto

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COMPOSITO 3: [90/30/90/45/0/45]

Ilustración 5: Parámetros de programación

Ilustración 6: Simulación 3D del material compuesto

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COMPOSITO 4: [90/45/0]s

Ilustración 7: Parámetros de programación

Ilustración 8: Simulación 3D del material compuesto

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 INVESTIGAR Y REALIZAR UN RESUMEN DE 02 HOJAS COMO MÍNIMO COMO MARCO TEÓRICO HACER DE UN TEMA DE FRACTURA O ANÁLISIS DE FALLA EN LAMINADOS DE MATERIAL COMPUESTO MODOS DE FALLA Los materiales compuestos no son homogéneos, son anisótropos y quebradizos. Esto determina los diferentes modos de falla del material, algunos relacionados con la falla de los constituyentes y otros relacionados con la falla de la interfase. FIBRAS Pueden ser considerados dos modos de falla diferentes:  Relacionado con una carga a tracción.  Relacionado con una carga a compresión Una característica de la fibra es que no suele mostrar deformación plástica, estando su falla relacionada con un fenómeno de redistribución de esfuerzos a las fibras vecinas. Esta redistribución puede causar una nueva ruptura de la fibra. En el caso de una carga a compresión, el micro pandeo progresivo de las fibras tiene lugar hasta que las fibras se rompen. MATRIZ La microfisuración es el principal modo de falla. Esto equivale a gritas de la matriz paralelas a la dirección de la fibra sobre el espesor completo de la lámina y especialmente para aquellas láminas en las que el refuerzo no está en la misma dirección de la carga aplicada. Estas grietas aparecerían debido a los esfuerzos en ambos sentidos, tracción o compresión, y esfuerzo cortante. Por la presencia de estas grietas una lámina pierde sus propiedades mecánicas en la dirección transversal. INTERFASE FIBRA-MATRIZ El modo de falla común considerado es el llamado debonding. Esto equivale a una pérdida de adhesión y un deslizamiento relativo entre la fibra y la matriz debido a las diferencias en los esfuerzos cortantes de deformación en la interfase fibra-matriz.

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Esto produce una pérdida de adhesión y un deslizamiento con una gran pérdida de energía de fricción. Si las propiedades en la interfase entre la fibra y la matriz se pierden, la transmisión de carga desde la matriz a las fibras no se efectúa correctamente con una pérdida de características del composite. INTERFASE LÁMINA-LÁMINA El modo de falla que puede aparecer es la deslaminación. Esto equivale a una pérdida de adhesión entre las láminas, por lo tanto, una pérdida de la correcta distribución de cargas entre ellas. CRITERIOS DE FALLA POLINOMIALES E Estos criterios de falla no distinguen el tipo de falla ni cual es la fase dominante en la fractura. En consecuencia, no pueden tener en cuenta fenómenos que pueden pasar en la interfase entre la matriz y la fibra. En esta categoría de criterios se pueden clasificar las distintas propuestas distinguiendo si el criterio de falla permite o no predecir la falla de la lámina, pero no el modo de falla o la fase que rompe. Para todos estos criterios de falla es necesario determinar parámetros mediante la experimentación en el laboratorio. Normalmente son necesarias pruebas de tracción y compresión uní axial. En dos direcciones perpendiculares y pruebas de corte. Algunos de estos criterios también necesitan de pruebas de tensión biaxial. En muchos de estos casos estos parámetros son términos que permiten formular una expresión cuadrática polinomial que define los estados de tensiones o deformaciones máximos que permite el material. Los criterios de falla agrupados en este tipo de aproximación utilizan algunas expresiones matemáticas para describir la superficie de fluencia para un material de comportamiento anisótropo. Generalmente, estas expresiones están basadas en ajustes de curvas obtenidas experimentalmente. CRITERIO DE LA MÁXIMA DEFORMACIÓN Considera que el material falla cuando el mismo supera una cierta deformación límite en una zona determinada. No se considera la interacción entre las deformaciones combinadas sobre la lámina analizada. El criterio de falla por deformación se puede considerar en tres condiciones de falla correspondientes con la deformación máxima en la dirección de la fibra, en la dirección transversal o de la matriz y para deformación al corte.

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CRITERIO DE LA MÁXIMA TENSIÓN Considera que el material falla cuando el mismo supera una cierta tensión límite en una zona determinada. Este método tiene el inconveniente que al manejar las tensiones en forma separada no permite observar la interacción entre las tensiones en distintas direcciones. Es el criterio más sencillo y al suponer que no existe interacción entre los diferentes mecanismos de fractura tiende a sobreestimar la carga de rotura. En este criterio también se consideran tres condiciones de falla, es decir, la rotura se produce si:  CRITERIO DE TSAI-HILL Este es un criterio basado en los criterios de falla polinomiales y es uno de los criterios más usados y con resultados más ajustados.  CRITERIO DE HASHIN-ROTEM Es un criterio de falla para laminados unidireccionales en tensión plana. Si bien este criterio es formulado para fallas a fatiga es extensivo a fallas estáticas. Se consideran dos tipos de mecanismos de falla: • •

En la fibra En la matriz Se usan dos expresiones para identificar cada falla considerando separadamente la tracción y la compresión.

 CRITERIO DE HASHIN Es un nuevo criterio considerando tensiones tridimensionales. Se consideran dos tipos de mecanismos de falla: • •

En la fibra En la matriz

 DISTINGUE LA TENSIÓN DE COMPRESIÓN. El criterio para tensiones espaciales puede ser particularizado para tensiones planas. La principal diferencia de este criterio respecto al anterior de HashinRotem consiste en la inclusión del efecto de la tensión cortante.

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CRITERIO DE YAMADA-SUN Es un criterio de falla para láminas de compuestos en un laminado. Hay dos suposiciones básicas: •

La primera considera que el laminado falla cuando todas las láminas fallan con grietas a lo largo de la dirección de las fibras. Por lo tanto, de acuerdo con esta condición, la rigidez transversal de cada lámina (E2), así como el módulo de Poisson tienen que ser considerados nulos. Sólo el esfuerzo longitudinal σ1 y el esfuerzo cortante σ12 son considerados efectivos en mantener la carga aplicada.

•

La segunda suposición considera que la resistencia al corte del laminado de capaz cruzadas simétricas que tienen el mismo número de capas así como el compuesto laminado considerado, es supuesta para representar la resistencia al corte substancialmente más alta de una lámina cuando está en un laminado.

De esta manera el efecto de la laminación sería tenido en cuenta y se consigue representación más precisa de la resistencia de una lámina en un laminado. Se considera un laminado de capaz cruzadas simétrico porque en la teoría de laminados clásica un estado de corte puro puede producirse fácilmente.

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III.

CONCLUSIONES Aproximadamente el 17% de los diseñadores de elementos en composite utilizan el criterio de falla de TsaiHill mientras que el 11% utiliza el criterio de Tsai-Wu. Esto es debido a que los criterios polinomiales son fáciles de usar y la determinación de los parámetros es relativamente sencilla, obteniéndose de ellos unos resultados bastante aceptables. Aunque ciertamente tienen ciertas carencias. Una de ellas es que son capaces de predecir cómo será la falla de la lámina, pero no identifican el modo de falla o el componente que falla. En muchas de las formulaciones de los criterios de falla, que sí tienen en cuenta la falta de isotropía, no tienen en cuenta el carácter heterogéneo del composite y su influencia en la falla. Este es el caso de los criterios polinomiales. Para solucionar esto se han desarrollado diversos criterios asociados a los distintos modos de falla. Estos tienen en cuenta el tipo de falla. En ellos se trata separadamente la falla de la fibra y de la matriz y se tiene en cuenta como sucede. Los criterios de este tipo más sencillos son el de máxima tensión y el de máxima deformación. Son los criterios de falla más utilizados por los diseñadores de elementos de composite siendo el más utilizado el criterio de falla de máxima de formación con un 30% y le sigue el de máxima tensión con un 22%. El único inconveniente es que presentan la limitación de que no permiten una relación entre la tensión normal y cortante.

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IV.

BIBLIOGRAFÍA  http://materias.fi.uba.ar/mlc/monografias/MLC-MOLINIER.pdf  https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1679-78252014000700011  https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6860/08APENDICES.pdf?sequence=9&isAllow ed=y...