Análisis estructural de materiales aeronáuticos tras impacto por granizo

Abstract

[ES] Los materiales compuestos de fibra de carbono poseen excelentes propiedades que los hace idóneos para la aplicación aeroespacial, sin embargo, su resistencia a impacto es relativamente baja. Este trabajo académico estudia dicha resistencia ante un impacto de granizo mediante la realización de ensayos de impacto, y tras ellos se realizan ensayos de flexión y compresión con el objetivo de determinar la reducción efectiva de propiedades del material de ensayo bajo estas solicitaciones. Como material de ensayo, se elige un compuesto de resina epoxi reforzado con fibras de carbono, que representa un spoiler del Airbus A350-1000, cuya estructura es de tipo sándwich. En cuanto a los ensayos, estos se realizan de manera experimental y virtualmente mediante el software Digimat VA, cuyos resultados confirman la fiabilidad de la herramienta informática para la sustitución de algunos ensayos físicos. Además, se vincula eficazmente la energía de impacto con un diámetro equivalente de granizo por medio de un modelo matemático. Por otro lado, se obtienen importantes conclusiones relacionadas con el daño superficial, la profundidad residual de impacto, la delaminación y la energía absorbida. Así pues, estas conclusiones permiten definir una energía de impacto que produzca un daño nulo sobre el material de estudio y que permita establecer un criterio para el diseño y mantenimiento de los spoilers del A350-1000.

[EN] Carbon fibre composite materials have excellent properties which make them suitable for aerospace application, however, their impact resistance is relatively low. This academic work studies this resistance for hail impact through several impact tests, and, after them bending and compression tests are carried out in order to determine the effective reduction of material properties of the sample under these loads. As test material, it has been selected a carbon fibre reinforced epoxy resin, which represents a spoiler of the Airbus A350-1000, whose structure is sandwich type. Regarding tests, they have performed both experimentally and virtually by means of Digimat VA software, whose results confirm the reliability of this tool for the substitution of some physical tests. Moreover, it has been linked impact energy with an equivalent hail diameter meaningfully by way of a mathematical model. On the other hand, some important conclusions have been obtained related to surface damage, residual dent depth, delamination and absorbed energy. Therefore, these outcomes allow to define a specific impact energy which produces zero damage on the test material and eases establishing a criterion for design and maintenance of A350-1000 spoilers.