Comportamiento a impacto de uniones adhesivas estructurales en materiales híbridos para construcción naval

Abstract

RESUMEN: El conocimiento de la resistencia al impacto de uniones adhesivas es un aspecto crucial para el desarrollo de aplicaciones más exigentes en el sector naval y la ingeniería oceánica. Sin embargo, este tema todavía no ha sido suficientemente estudiado debido, sin duda, a las dificultades experimentales que surgen a la hora de medir las propiedades dinámicas de los adhesivos estructurales. Un aspecto específico de esta problemática está relacionado con la degradación causada por efecto de los agentes medioambientales y mecánicos combinados (temperatura, humedad y tensión promedio que experimentan dichas uniones) sobre las prestaciones a impacto de las uniones. La principal labor del adhesivo no es disipar la energía de impacto, sino mantener la integridad de la unión de manera que la energía de impacto pueda ser disipada por los adherentes —poniendo en juego diversos mecanismos de absorción de energía, dependiendo de cada tipo de material—. La fractura de los adhesivos puede ser modelizada de manera adecuada mediante el concepto de ‘zona cohesiva’. El comportamiento dinámico de estructuras que contienen uniones adhesivas puede ser analizado utilizando modelos simplificados mediante modelización por elementos finitos (MEF). El problema estriba en la determinación experimental de las leyes cohesivas que, posteriormente se emplearán en los modelos MEF y, específicamente, la degradación medioambiental que experimentan los adhesivos en las condiciones a las que estarán sometidos en el ambiente marino, esto es, condiciones de servicio. El presente trabajo ha tratado el diseño y desarrollo de una máquina de ensayo que nos permita determinar dichas leyes cohesivas cuando son sometidas a impacto las uniones adhesivas; al mismo tiempo se pretende conocer el mecanismo de la variación de las mismas en función de la velocidad de solicitación de la unión, y la evolucionando los parámetros característicos que definen estas leyes, a medida que el adhesivo va envejeciendo en servicio, son objetivos de futuros estudios.

ABSTRACT: Knowledge of the impact strength value of adhesive bonding joints is crucial to the development of more demanding applications in shipbuilding and ocean engineering topics. However, this issue has not yet been sufficiently studied due undoubtedly to the experimental difficulties that arise when measuring the dynamic properties of structural adhesives. One of the major problem is related to the effect of degradation caused by environmental agents and mechanical combined in a synergistic way (temperature, humidity and average stress they experience such unions) to impact on the performance of the adhesive joints. The main task of the adhesive is not dissipate the energy of impact, since it is maintains the integrity of the joint so that the impact energy can be dissipated by the adhesive-putting in play different energy absorbing mechanisms, depending on the materials nature. The fracture of the adhesive can be adequately modeled using the concept of 'cohesive zone'. The dynamic behavior of structures containing adhesive bonds can be analyzed using simplified models by finite Element Modeling (FEM). The problem is the experimental determination of the cohesive laws that will be used in later models and specifically environmental degradation experienced by adhesives under the conditions to which they are subjected in the marine environment, so, service conditions. This study presents the design and development of a testing machine that allows us to identify these cohesive laws when subjected to impact adhesive bonding. So, the evolution of above parameters in aging adhesives will be the scope of future research.