Modelización de los comportamientos de los materiales compuestos Los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) se utilizan ampliamente en el sector aeroespacial. Una mejor modelización de su comportamiento frente al envejecimiento permitirá aumentar la vida útil de los componentes, reducir los costes de mantenimiento y mejorar la seguridad de las aeronaves. Cambio climático y medio ambiente © Thinkstock Los compuestos de CFRP, que exhiben una relación resistencia/peso elevada, permiten reducir el consumo de combustible y las emisiones sin comprometer el rendimiento. Ya existe una serie de modelos de envejecimiento acelerado y de predicciones de vida útil relacionados con los comportamientos de los CFRP. Dentro del marco del proyecto «Fatigue testing of CFRP materials» (FATIMA), financiado por la UE, se están adaptando los métodos actuales a una serie de materiales suministrados por los integrantes de la iniciativa «Cielo Limpio». Dichos materiales están destinados a la nueva generación de aeronaves, mucho más ecológicas. . El interés de los científicos se centra en métodos que permitan evaluar mejor los efectos de la humedad, de las estructuras contrachapadas o multicapa y de las cargas multiaxiales. Se creará un conjunto de herramientas integrado por modelos de una serie de estructuras laminares relevantes distintas, que permitirá conformar multilaminados a partir de capas individuales con comportamientos conocidos. En las campañas de ensayos se utiliza el analizador dinámico-mecánico (DMA) Q800-RH (por humedad relativa), el analizador dinámico por sorción de vapor Q5000SA y el DMA de METRAVIB. . A día de hoy están ya bien avanzados los trabajos de adaptación de los modelos para determinar la influencia del contenido de humedad sobre el comportamiento mecánico y la vida útil. Mediante los instrumentos de adquisición de datos experimentales arriba indicados se ha ampliado la metodología Miyano para ensayos acelerados, de modo que se tomen en consideración los efectos de la humedad. . Se han realizado estudios experimentales y teóricos sobre estructuras laminadas formadas por chapas individuales. Ello ha facilitado el desarrollo de modelos de elementos finitos (EF) detallados que describen el comportamiento frente al tiempo y a la temperatura bajo condiciones de carga dinámica. Los datos se han utilizado para conformar un modelo de cinco capas, consistente en chapas individuales estructuradas como multicapa. . Por último, se ha utilizado un utillaje diseñado especialmente para la muestra, que combina cargas de tracción y de flexión y evalúa los efectos de las cargas multiaxiales. Las muestras de contrachapado se han sometido a ensayos de carga a tres puntos, en los que se ha empleado la correlación digital de imagen para estudiar los modos de fallo. Se han realizado simulaciones por EF de cargas de tracción y flexión uniaxiales. En la fase siguiente se simularán cargas multiaxiales para identificar los mecanismos de fallo observados experimentalmente.El conjunto de herramientas FATIMA, para modelizar laminados multicapa, es representativo de los CFRP que se utilizarán en el programa «Cielo Limpio». Ello facilitará desarrollar materiales que permitan cumplir con los objetivos ligados a disponer de unas aeronaves más limpias y ecológicas. Garantizar la resistencia y la durabilidad frente a los efectos del envejecimiento mantendrá a raya los costes operativos y de mantenimiento, a la vez que aumentará la seguridad.
