Modelización numérica del comportamiento de un material compuesto de tejido de fibra de carbono y matriz epoxi ante cargas dinámicas

El elevado coste de los ensayos experimentales convierte los modelos numéricos en una importante herramienta para el estudio del comportamiento de los materiales compuestos. Por ello, el objetivo principal de este trabajo consiste en la modelización numérica de impactos de alta velocidad en materiales compuestos de fibra de carbono en matriz epoxi mediante el software de elementos finitos LS-DYNA®. Para ello, se aprovecharán los ensayos experimentales realizados, donde se lanzaron proyectiles a distintas velocidades sobre una placa estándar de tejido del material mencionado. En primer lugar, se pretende diseñar un modelo numérico capaz de predecir con fidelidad la posición límite balístico del material, que es la velocidad a la que el proyectil perforaría completamente el laminado, y la velocidad residual del proyectil tras el impacto. Esto es fundamental para conocer los daños que podría causar dicho proyectil en otros elementos internos del avión, al atravesar el fuselaje. Por otra parte, se pretende que el modelo sea válido para el cálculo del área dañada por deslaminación a causa del impacto, así como los fallos producidos en las fibras, para conocer a posteriori el daño estructural al que se vería sometido el material. También se pretende estudiar la capacidad de absorción de energía de cada capa del material en el proceso de deslaminación, el cual es un factor que afecta notoriamente a las propiedades del material (en la figura 1.3 se pueden apreciar los efectos de la deslaminación en un material compuesto). Por último, se va a estudiar la reducción de las intercapas en las que se utiliza la interacción cohesiva para obtener un modelo que reproduzca fielmente el daño en el material con un coste computacional menor.Ingeniería Mecánic