Tasas de liberación de energía G 

Las tasas de liberación de energía desempeñan un papel importante como valores característicos de la mecánica de fractura en la caracterización de compuestos de fibra.

Objetivo del ensayo

Estos valores característicos indican la energía por unidad de superficie necesaria para propagar una grieta en un cuerpo de probeta definido. El resultado es un valor que describe la sensibilidad de propagación de la grieta de un laminado. Durante la medición, se diferencia por el tipo de solicitación.

  • Modo I: Apertura de grieta
  • Modo II: Solicitación a cizallamiento paralela al plano de laminación
  • Modo II solicitación a torsión perpendicular al plano de laminación

La medición de tasas de liberación de energía en modo I es la más aplicada y se ha descrito en las normas ISO, ASTM y EN, entre otras. Para el modo III no existe ninguna norma actualmente. En la norma ASTM se describe, además, un procedimiento de "modo mixto", que permite una combinación de la solicitación en modo I y II con proporciones variables.

Modo I Medición en montaje DCB

  • Las tasas de liberación de energía del modo I se llevan a cabo en una probeta DCB (Double Cantilever Beam).
  • Esta probeta tiene una grieta en el plano de laminación, generada, p. ej., por una lámina de plástico.
  • La solicitación puede aplicarse por medio de bloques de carga adheridos, a través de bisagras o bien sujeciones especiales incorporadas en la ranura de la grieta.
  • Durante el ensayo, la apertura de grieta se mide como desplazamiento del travesaño y se corrige en la cantidad de deformación del ala de la probeta. A partir de la integral de fuerza medida a lo largo de la deformación se calcula la energía empleada. La propagación de la grieta se registra visualmente en el lateral de la probeta.
  • El usuario puede calcular manualmente la longitud de la grieta, y observa con una lupa la superficie lateral marcada de la probeta. Para obtener una mejor trazabilidad de la medición, se emplean lupas digitales que se desplazan a lo largo del cuerpo de la probeta a medida que se propaga la grieta y registran un vídeo durante la medición.
  • Este vídeo se sincroniza fotograma a fotograma con la curva de medición, de modo que el ensayo se puede verificar y corregir a posteriori si es necesario.
  • Los procedimientos de ensayo y las valoraciones de los resultados se diferencian en función de la norma utilizada.
  • Las normas son: ISO 15024, ASTM D 5528, AITM 1-0005, AITM 1-0053, Boeing BSS 7273, CRAG método 600, NASA método RP 1092 ST-5, ESIS TC 4, prEN 6033 (retirada) 

Mode II – Medición en montaje SENB / ENF

Los esfuerzos del modo II pueden generarse y medirse tanto en ensayo de tracción como de compresión con probetas entalladas.

La medición del índice de liberación de energía del modo II está normalizada como ensayo de flexión. En este caso, se emplean las tensiones de cizalladura que aparecen en el ensayo de flexión para propagar la grieta. Los probetas se identifican con SENB (Single End Notch Bending) y también es un término válido ENF (End Notch Flexure). La medición de la flexión se realiza mediante el recorrido transversal (con corrección de la rigidez) o un transductor de desplazamiento, que se instala centrado.

El punto de inicio de la grieta se caracteriza por un máximo de fuerza. Al final de la medición, la probeta se enfría en nitrógeno líquido y posteriormente se rompe completamente para medir las superficies de rotura.

Mixed Mode Bending (MMB)

La flexión en "modo mixto" puede medirse en laminados unidireccionales. En este caso, se combinan modo I y modo II, donde la posición del brazo de transmisión de fuerza determina las proporciones de modo I y modo II.
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