Determinación y análisis de la tenacidad a la fractura en materiales compuestos laminados fibra-metal Translated title: Determination and analysis of fracture toughness on fiber-metal laminates composite materials

Abstract

RESUMEN La determinación de la tenacidad a la fractura en materiales compuestos híbridos, laminados fibra-metal, FML (Fiber Metal Laminates) resulta muy importante para poder realizar un análisis de integridad estructural que permita estimar la tolerancia al daño y la resistencia remanente del material frente a la propagación de una fisura. Dicha evaluación debe realizarse tanto en estructuras aeronáuticas como navales que utilizan compuestos FML del tipo CARALL (CArbon Reinforced Aluminum Laminates). En este trabajo se presenta la determinación experimental de la tenacidad a la fractura en términos de los parámetros J y CTOD utilizando probetas compactas C(T) en dos tipos de material compuesto laminado con láminas de aluminio 6061-T0 en un caso y láminas de aluminio 1050 en otro y fibras de carbono NCT-301, embebidas en resina epoxi, para ambos materiales. Los resultados indican que la adaptación de las técnicas de ensayo de tenacidad a la fractura elasto-plástica, aplicando la norma ASTM E1820, son aceptables para la determinación de la tenacidad a la fractura J en compuestos del tipo CARALL. Dicha caracterización es necesaria para el desarrollo de un programa de evaluación de daño tolerable tanto a nivel de diseño como para un análisis de significación de defectos a partir de resultados de ensayos no destructivos sobre este tipo de materiales compuestos.

Translated abstract

ABSTRACT The determination of fracture toughness in hybrid composite materials, fiber-metal laminates(FML) is very important in order to make a structural integrity analysis that allows estimating damage tolerance and the remaining strength of the material against crack propagation. This evaluation should be carried out in both aeronautical and naval structures that use FML composites, CARALL type (CArbon Reinforced Aluminum Laminates). This paper presents the experimental determination of fracture toughness in terms of parameters J and CTOD using compact C (T) specimens in two types of composite material laminated with 6061-T0 aluminum sheets in one case and sheets 1050 aluminum in another and carbon fibers NCT-301, embedded in epoxy resin, for both materials. The results indicate that the use of the elasto-plastic fracture toughness test techniques, applying ASTM E1820, are acceptable for the determination of the fracture toughness J in CARALL type materials. Such characterization is necessary for the development of a tolerable damage assessment program both at the design level and for a defect significance analysis based on the results of non-destructive tests on this type of composite materials.