La aplicación estructural de materiales compuestos de matriz polimérica reforzada con fibra (FRP) ha significado una revolución desde el punto de vista de las propiedades mecánicas, elevando los límites de resistencia y rigidez con un peso menor que los materiales estructurales tradicionales. Esto está llevando a la sustitución, al menos parcial, de componentes estructurales con el objetivo de conseguir mejoras en sostenibilidad ambiental, económicas y de seguridad en sectores donde las propiedades mecánicas son críticas, como la industria aeroespacial.
La heterogeneidad y la anisotropía de estos materiales compuestos conducen a un complicado comportamiento mecánico, que requiere una redefinición de los conceptos básicos de caracterización y modelado de su respuesta mecánica. Por ello, los conceptos de daño y fallo han sido ampliamente abordados por la comunidad científica desde diferentes enfoques analíticos, numéricos y experimentales.
Sin embargo, todavía existe una gran incertidumbre en el comportamiento mecánico de las estructuras compuestas cuando los estados de carga son complejos. Esta tesis doctoral aborda el estudio del comportamiento de los laminados de material polimérico reforzado con fibra de carbono (CFRP), obtenidos mediante el apilado decapas de fibra continua unidireccional. Se profundiza en secuencias de apilamiento de interés industrial, principalmente angle-ply, con un comportamiento altamente no lineal asociado a diferentes mecanismos de daño y plasticidad.
La respuesta de diferentes laminados se analiza sometida a diversos escenarios de carga, incluidos estados de carga cuasi estáticos uniaxiales y multiaxiales. Entre ellos se engloban desde ensayos estándar de tracción, compresión y flexión, hasta ensayos no estandarizados, como es el caso de los ensayos biaxiales con probetas cruciformes.
Este estudio se aborda desde los campos analítico, numérico y experimental, discutiendo la efectividad de diferentes enfoques y proponiendo nuevos modelos analíticos para el diseño de laminados, validados mediante evidencias experimentales. También se realizan diferentes análisis numéricos utilizando el Método de los Elementos Finitos (FEM) que permite describir la apariencia y evolución de diferentes mecanismos de daño e inestabilidades geométricas, siguiendo una metodología que prima la sencillez del modelo (en otras palabras, simulaciones con bajo coste computacional).
Los resultados obtenidos mediante las diferentes metodologías y bajo los distintos escenarios de carga permiten ofrecer recomendaciones para ensayar y caracterizar la respuesta y el fallo mecánico de los laminados FRP, abordando en detalle el comportamiento no isótropo de la lámina y del laminado
