Absorción de Impacto en Elementos de Material Compuesto: Efecto del Material, la Geometría y la Velocidad de Deformación en el SEA
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Este estudio analiza la capacidad de absorción de energía de elementos compuestos, centrándose en los efectos del material, la geometría y la velocidad de deformación sobre la absorción de energía específica (SEA). Se han realizado ensayos de crash cuasiestáticos y dinámicos en muestras con diferentes geometrías (cilindros, corrugas..), fabricadas con fibras de carbono y vidrio, para evaluar su comportamiento mecánico y capacidad de absorción de energía (SEA) bajo diferentes condiciones. Los ensayos cuasiestáticos se llevaron a cabo con una máquina de compresión servo-hidráulica. Y los ensayos de impacto (1500 J) se realizaron con una torre de caída, simularon condiciones de alta velocidad de deformación, como choques automovilísticos o impactos aeroespaciales. La comparativa entre los regímenes cuasiestático y dinámico permitió analizar el SEA, fuerzas máximas, fuerzas medias y la integridad estructural de los elementos ensayados. Una de las principales conclusiones del estudio son las diferencias observadas en los diferentes regímenes al contratio de lo que se puede esperar las cargas y SEA son menores en régimen dinámico. Esto puede llevar a un diseño erroneo de las estructuras de absorción de energía. Los resultados mostraron que el material base influye significativamente en la fuerza máxima y SEA, especialmente en escenarios cuasiestáticos. Bajo cargas dinámicas, las muestras de fibra de carbono presentaron fuerzas máximas más altas, reflejando una mayor respuesta inercial inicial, mientras que las fibras de vidrio mostraron fuerzas medias menores y un SEA mas estable. También se destacó la importancia de la arquitectura de las fibras, comparando tejidos 2D y 3D. Los tejidos 2D, con fibras dispuestas en plano, son rígidos y resistentes en direcciones preferentes, pero susceptibles a la delaminación bajo cargas fuera del plano. En contraste, los tejidos 3D, reforzados en espesor, mejoran la resistencia interlaminar y el SEA, especialmente en geometrías onduladas, lo que los hace ideales para aplicaciones de impacto. Este trabajo resalta cómo la combinación de propiedades del material, arquitectura de fibras, geometría y velocidad de deformación impacta la capacidad de absorción de energía de estructuras compuestas. Los resultados ofrecen valiosas perspectivas para diseñar componentes ligeros y de alto rendimiento en sectores como automoción, aeronáutica y defensa.
