Estudio, evaluacion y modelado del comportamiento de indentacion y flexion-indentacion a impacto de baja energia de materiales termoplasticos

Resumo

En esta tesis doctoral se realizó el estudio, evaluación y modelado del comportamiento de indentación y flexión- indentación a impacto de baja energía de muestras (placas y probetas) obtenidas por distintos procesos de transformación. Estas muestras se prepararon en distintas geometrías y espesores utilizando cinco materiales: PETG. Polietilen tereftalato Glicol, Poliamida 6 simple y con 22.5% y 45% de contenido en peso de fibra de vidrio corta. Y Poliamida 6.6 con 30% de contenido de fibra de vidrio corta, suministrada por el ESIS TC4 para 1st ESIS TC4 ROUND ROBIN ON Kc TESTING ON SHORT FIBRE COMPOSITES AT 1m/s Los procesos de transformación que se han empleado han sido los siguientes: moldeo por inyección (placas y barras de diferentes espesores de Poliamida 6 y 6.6), moldeo por extrusión (placas de PETG), moldeo por compresión (placas de Poliamida 6.6). Las características morfológicas, estructurales y mecánicas de los materiales antes mencionados se evaluaron mediante: calorimetría diferencial de barrido (DSC), microscopía confocal, Análisis térmico dinámico mecánico (DMTA). Ensayos a baja velocidad de deformación (tracción) y a relativamente alta velocidad de deformación (impacto-tracción, indentación, flexión de discos por caída de dardo). Los ensayos se realizaron teniendo en cuenta la orientación del flujo de inyección y la orientación de la fibra respecto al eje de solicitación. El comportamiento a fractura se evaluó aplicando la mecánica de la fractura elástico-lineal, en probetas tipo SENB. También se desarrollaron modelos matemáticos no conservativos para modelizar el comportamiento en indentación y flexión-indentación a impactos de baja energía. En ensayos de impacto-tracción y Charpy, se realizó la instrumentación adicional de probetas con un sistema de galgas extensométricas para obtener información en la zona afectada por el impacto. Los resultados experimentales y su discusión buscan relacionar la respuesta estructural de cada material y sus propiedades en función de las siguientes variables: proceso de transformación y orientación de la fibra. Material y porcentaje de contenido de fibra. Geometría, velocidad del ensayo y tamaño de las probetas. De lo anterior se concluye que estas variables afectan las propiedades mecánicas y a fractura de los materiales ensayados en esta tesis. Por otra parte, se obtienen modelos matemáticos para indentación y flexión-indentación que realizan un muy buen ajuste de las curvas experimentales y teóricas. El sistema de galgas extensométricas registró los picos de fuerza máxima y la respectiva relajación de tensiones en el entorno de la zona solicitada.