MODELO PARA EL ANÁLISIS DE ESFUERZOS TÉRMICOS INTRALAMINARES EN MATERIALES COMPUESTOS LAMINADOS

Resumen

Cuando un elemento estructural es fabricado con un material compuesto laminado (MCL) y se somete a cambios de temperatura, se generan esfuerzos térmicos intralaminares. Los esfuerzos térmicos intralaminares se presentan debido a las diferencias en los coeficientes de expansión térmica y a las propiedades elásticas de las capas que componen al MCL. Es posible que una combinación de esfuerzos intralaminares y esfuerzos mecánicos puedan producir fallas por separación en las capas de los MCL (delaminación). En este artículo se presenta un modelo analítico con el cual se calculan esfuerzos térmicos globales e intralaminares producidos por cambios de temperatura inducidos en MCL metálicos, simétricos y sin restricciones en las fronteras. El modelo es alimentado por datos de deformación obtenidos por galgas extensométricas colocadas en la frontera del MCL. El modelo puede ser utilizado en la determinación de esfuerzos intralaminares y globales considerando restricciones o cargas en la frontera, sólo si el problema es de esfuerzos planos. El modelo fue desarrollado haciendo una analogía al modelo analítico desarrollado en [1], el cual consiste en calcular esfuerzos intralaminares y globales que se generan por la diferencia entre las constantes elásticas de los materiales que componen un MCL sometido a tensión simple. El modelo propuesto se fundamenta en la teoría de la elasticidad lineal, en la teoría clásica de láminas y en el principio de superposición. Con el modelo y mediante un arreglo de pruebas experimentales, se pueden calcular los coeficientes de expansión térmica (CET) de cada una de las capas. Finalmente, se realizaron pruebas experimentales de validación las cuales mostraron que el modelo propuesto es confiable y consistente. Palabras clave: Esfuerzo Térmico, Esfuerzo Intralaminar, Coeficiente de Expansión Térmica, Materiales Compuestos.