Thermographic studies on the capability of artificial defects to initiate realistic fracture in CFRP components

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Abstract

Para una evaluación precisa de la tenacidad a fractura de los compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), es fundamental que, cuando se utilizan defectos artificiales en forma de insertos, estos sean capaces de iniciar la fractura de manera realista. Se estudia el comportamiento de defectos artificiales creados mediante insertos de película de acero de 5 µm sometidos a carga de modo II utilizando probetas CCP (Centre Crack Ply) IM7/8552. Se evalúa el efecto del uso de un agente de desmoldeo con los insertos empleando imagen infrarroja (IR) de campo completo y correlación digital de imágenes (DIC) bajo carga estática y cíclica. La rápida elevación transitoria de la temperatura en el momento de la fractura se captura mediante imagen IR. La medición de la evolución de la temperatura constituye la base de un enfoque novel propuesto para la evaluación de la tenacidad a fractura del modo II, GIIc, que se valida frente al método frecuentemente utilizado de monitorización de la rápida reducción de carga causada por el inicio de la fractura. Se estudia la capacidad de los defectos artificiales para comportarse como daño real de deslaminación mediante la técnica de procesamiento de imágenes IR de análisis termoelástico de tensiones (TSA). Se demuestra que la respuesta termoelástica no adiabática revela el comportamiento subsuperficial relacionado con las características del enlace. Se utiliza un modelo de elementos finitos mesoescálico validado que incluye las fuentes de calor termoelásticas para apoyar los resultados experimentales, confirmando que el inserto sin agente de desmoldeo no replica adecuadamente un defecto que causa daño por deslaminación. Finalmente, para demostrar la utilidad de la metodología propuesta basada en termografía IR para la tenacidad a fractura del modo II en ensayos estructurales complejos, se aplica a una subestructura C-spar que contiene defectos artificiales. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]