Desarrollo de modelos predictivos de comportamiento de uniones mecánicas de material compuesto

• Autores: Álvaro Olmedo Marcos
• Directores de la Tesis: Enrique Barbero Pozuelo (dir. tes.), Carlos Santiuste Romero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ramón Zaera Polo (presid.), Luis Castejón Herrer (secret.), Filipe Teixeira Dias (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid
• Materias:
  • Física
    • Física del estado sólido
      • Materiales compuestos
  • Química
    • Química macromolecular
      • Fibras sintéticas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • La presente Tesis Doctoral aborda el estudio de las uniones mecánicas a través del desarrollo de modelos teóricos que sean capaces de predecir el comportamiento de las mismas. Para ello se han abordado los dos tipos de uniones mecánicas más comunes en las estructuras aeronáuticas, como son la unión a solape doble y simple. Para el caso de la unión a solape doble mediante pasador, se ha propuesto un modelo analítico que combina dos submodelos. El primero de ellos predice la rigidez a nivel global en la unión, mediante el empleo de un modelo masas-muelles. El segundo de ellos predice la rotura en la unión, analizando las tensiones producidas en cada una de las láminas del laminado en las inmediaciones del agujero a nivel local. La verificación de un fallo en el segundo submodelo afecta a la rigidez del global del primer submodelo. La interacción entre estas dos vías da un modelo completo que predice el comportamiento de la unión a solape doble con un bajo coste computacional. Cuando la unión se ha diseñado con una disposición a solape simple, se ha propuesto en este caso dos vías para su análisis: La primera es mediante un modelo analítico de masas-muelles para la predicción a nivel global del comportamiento de la unión en el rango elástico. Para ello se ha propuesto considerar la exión secundaria dependiente únicamente de los parámetros geométricos y del material; en lugar de parámetros experimentales como se venido haciendo hasta ahora en la literatura científica. Para la segunda vía se ha desarrollado un modelo numérico completo que pudiese predecir el comportamiento de la unión en todas sus fases, en zona elástica y cuando el daño aparece y además se propaga. El modelo numérico consigue predecir la aparición y propagación del fallo, que con el modelo analítico no se podrán abordar debido a la complejidad en el comportamiento de la unión. Para la caracterización del daño en la unión se ha propuesto un nuevo criterio de rotura, que considera el efecto de las tensiones fuera del plano debidas al par de apriete y a la exión secundaria. Los modelos propuestos han sido validados mediante la realización de ensayos experimentales y la comparación con resultados publicados en la literatura.