Fatigue crack initiation in metallic composites for aerospace applications

Abstract

[ES] Materiales compuestos como el titanio y el aluminio han sido utilizados en aplicaciones aeroespaciales debido a la buena combinación de resistencia y peso que ofrecen. Sin embargo, los retos tecnológicos actuales demandan materiales con mayor resistencia, lo que puede conseguirse combinando metales y fibras en materiales compuestos. A pesar de que estos materiales presentan una mejor resistencia, la vida a fatiga puede verse afectada y es necesario estudiarla.

Las aproximaciones ingenieriles del fallo por fatiga normalmente se basan en formulaciones muy conservadoras que resultan, muchas veces, en diseños y componentes que no son comercialmente viables. Por tanto, existe la necesidad de desarrollar aproximaciones más avanzadas de la predicción de fallo que reduzcan la incertidumbre de la vida restante del componente. Este proyecto se basa en comprender la fiabilidad de materiales compuestos de matriz metálica estimando el tiempo de nucleación de una grieta por fatiga en materiales compuestos metálicos mediante el software de elementos finitos Abaqus.

[EN] Metallic materials such as titanium and aluminum have been widely used in aerospace applications due to their good balance between resistance and weight. However, current technological challenges demand higher strength materials which can be achieved by combining metals and fibers into composites. Although these materials present better strength, their fatigue resistance may be affected and needs to be assessed.

Engineering approaches for fatigue failure prognosis usually relies on very conservative formulations that results, many times, in designs and components that are not commercially viable. Hence, there is a direct need for more advanced failure prognosis strategies that incorporate multiscale modelling and reduce the uncertainty of the remaining life. This project focus on understanding the reliability of metallic matrix composites by estimating fatigue crack nucleation lives in metallic composites using finite element simulations in Abaqus software.