Modelo Para Compuestos Reforzados Con Fibras

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo general para compuestos reforzados
con fibras. El modelo se obtiene de una generalización de la teoría de mezclas
clásicas teniendo en cuenta la participación en la deformación y tensión del
compuesto de cada una de las componentes en las direcciones principales de las
fibras. De esta forma se obtienen las ecuaciones constitutivas de láminas reforzadas
por fibras unidireccionales a partir de las respectivas ecuaciones constitutivas de las
fibras y de la matriz y de su disposición. Las ecuaciones del compuesto resultan de la
combinación de láminas. Cada una de las componentes puede tener un modelo
constitutivo elastoplástico anisótropo.
La construcción del compuesto final a partir de la superposición de subcompuestos
con fibras unidireccionales obliga a desarrollar un algoritmo para la obtención de las
propiedades elásticas y la integración de las ecuaciones constitutivas. En el trabajo se
incluyen los algoritmos numéricos necesarios para la implementación del modelo
descripto en un programa de elementos finitos no lineal en 3D. El trabajo se completa
con ejemplos de aplicación sencillos en 3D y la comparación de los resultados con
resultados experimentales y obtenidos con otras teorías, que muestran la capacidad
del modelo propuesto. En particular, se ilustra la variación de las propiedades
elásticas con la orientación de las fibras según distintas teorías y el efecto de las
deformaciones permanentes de la matriz en el comportamiento del compuesto.