Caracterización Experimental de la Tenacidad a la Fractura Intralaminar en Materiales Compuestos de Fabriación Aditiva con Fibra Contínua
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La rotura de fibras en un material compuesto laminado es un mecanismo de daño que requiere de mayor energía comparado con la rotura de matriz y que suele ser determinante para su integridad estructural. Por esta razón, la caracterización experimental de la tenacidad a la fractura intralaminar es un factor relevante para un correcto análisis numérico de materiales compuestos. En el caso de laminados fabricados con impresión 3D de fibra continua, se han realizado escasas investigaciones en este aspecto. En este estudio se ha obtenido la tenacidad de fractura intralaminar de un material compuesto fabricado mediante impresión 3D de fibra de carbono continua a través de ensayos tipo Compact Tension (CT). En este caso, las dimensiones y geometría de las probetas se han modificado y optimizado asegurando la absencia de otros mecanismos de daño durante la propagación de la grieta que pudieran alterar la medición. Las probetas se han impreso usando una arquitectura de cross-ply (0/90). Los ensayos se han realizado con control de desplazamiento y monitorizando la propagación de la grieta. El objetivo de la caracterización de esta propiedad mecánica es la posterior obtención de la respectiva ley cohesiva (tracción-separación) para poder ser usada en modelos de elementos finitos (FEM). Las probetas se han inspeccionado, una vez ensayadas, mediante microscopia y rayos X para verificar la absencia de daño fuera del plano de propagación de grieta. A partir de los ensayos realizados, se ha analizado la evolución de la tenacidad en función de la propagación de grieta (R-curve). Los resultados obtenidos presentan valores inferiores a los conocidos de los laminados convencionales, probablemente debido a su menor fracción volumétrica de fibra y elevada porosidad intrínseca del material y proceso de impresión. Los valores experimentales obtenidos en este estudio permitirán predecir con más fiabilidad el comportamiento de este material en situaciones donde la rotura de fibras sea determinante, como puede ser un impacto a baja velocidad.