Desarrollo de modelos simplificados para el estudio de estructuras nido de abeja a compresión

Los materiales compuestos y en especial los compuestos de tipo sándwich, están siendo cada vez más importantes en casi cualquier sector industrial debido a sus excelentes propiedades, destacando principalmente su bajo peso y su alta resistencia. Por contra su diseño resulta en ocasiones complejo. En la actualidad existen varios modelos analíticos y numéricos que pueden aplicarse en estructuras sándwich con núcleo de panel de nido de abeja, sin embargo, su aplicación es tediosa y no es posible utilizarlos en aplicaciones industriales. Por todo lo mencionado, resultaría útil la existencia de un modelo analítico o numérico que permita predecir el comportamiento de estos materiales, aportando resultados aproximados con la rapidez y flexibilidad que requiere el sector industrial. Durante este Proyecto se ha estudiado un modelo analítico tomado de la literatura para núcleos de nido de abeja de aluminio sometidos a compresión. Este modelo se basa en el fallo por fluencia plástica del material y aporta soluciones sencillas para el cálculo de la resistencia de dichos compuestos. Por otro lado se ha desarrollado otro modelo analítico pensado, en principio, para núcleos de nido de abeja de materiales con un comportamiento frágil, como el Nomex®, materiales cuyo fallo a compresión se produzca por pandeo. Además, se ha implementado un modelo numérico sencillo en un software de cálculo basado en elementos finitos; que aporte resultados aproximados sobre la resistencia de núcleos de nido de abeja sometidos a compresión. Todos los modelos desarrollados, se han aplicado a casos publicados en la literatura científica para validar su eficacia. Tras analizar los resultados obtenidos, se ha determinado para cada modelo dentro de que parámetros del panel de nido de abeja tiene validez su aplicación. ___________________________________________________________________________________The application of composite materials and sandwich structures in several industrial sectors is increasing due to their excellent ratio between mechanical properties (stiffness and strength) and weight. Nevertheless, the design of sandwich structures becomes a complex procedure. There are several analytical models and numerical tools that can be applied to honeycomb cored sandwich structures, however, their use in industrial applications is limited by the scientific expertise required. According to these problems, the development of simplified analytical or numerical models can be a useful tool to predict the behaviour of honeycomb panels, reporting approximated results with the flexibility and the low computation time that the industrial sector requires. In this project, an analytical model taken from the literature was applied to the study of the crushing behaviour of aluminium honeycomb cores. This model is based on the material plastic yield and provides accurate results in the prediction of aluminium honeycomb strength. A new analytical model was developed to predict the failure of honeycomb cores made of fragile materials as Nomex®, evaluating the crushing failure by a buckling study. In addition to the analytical model a numerical model based on the finite element method was applied to the analysis of the crushing strength of honeycomb cores. These models were validated by the comparison with experimental tests taken from the scientific literature. The analysis of the results leaded to the determination of the honeycomb parameters that provide accurate results for each model.Ingeniería Técnica en Mecánic