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Sánchez Safont, Estefanía Lidón
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Polyhydroxybutyrate, Composites, Toughness, Natural fibers, Cellulose, Biodegradable, and Enginyeria, indústria i construcció
- Abstract
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Esta tesis se ha centrado en la obtención y caracterización de compuestos basados en polihidroxialcanoatos (PHA) y fibras de origen lignocelulósico con el objetivo de obtener materiales compostables de coste reducido encaminados a aplicaciones de corta vida útil como el envasado o el desarrollo de productos desechables (cubertería de un solo uso, pajitas, etc.). Empleando como materiales de base polihidroxibutirato (PHB) y poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) se han obtenido compuestos mediante la adición de fibras de origen lignocelulósico tanto comerciales (TC90), como procedentes de residuos vegetales (AS, RH, SG). Se ha estudiado la adición de una fase elastomérica como modificador de impacto (TPU) con el fin de mejorar la tenacidad en sistemas PHBV/TC90. Se ha evaluado la eficiencia de distintos agentes reactivos como compatibilizantes de las distintas fases tanto en los sistemas dobles (PHA/fibra) como en los triples (PHBV/TPU/TC90).
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2. Sinterización de compactos de vidrio y de composites vidrio-circón. Mecanismo y cinética del proceso [2017]
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Blasco Roca, Encarnación
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Sinterización, Circón, Composites, Cinética, Mecanismo, Solución-reprecipitación, and Enginyeria, Indústria i Construcció
- Abstract
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En esta memoria se exponen los resultados obtenidos al estudiar el proceso de sinterización de compactos de vidrio y de composites de vidrio-circón. Se ha determinado la evolución de las características texturales y microestructurales de los diferentes materiales con el avance de la sinterización. Se ha estudiado el proceso de solución-reprecipitación del circón. Se ha comprobado que la sinterización de composites con moderados contenidos en circón se desarrolla únicamente mediante el mecanismo de reordenación de partículas por flujo viscoso. En cambio, para altos contenidos en circón se requiere, además, la intervención del proceso de solución-reprecipitación del circón. La cinética del primer mecanismo queda perfectamente descrita mediante el modelo de Avrami- Erofeev. El efecto de la temperatura sobre la velocidad del proceso se ha comprobado que es el mismo que el debido a la viscosidad del vidrio, y, por consiguiente, independiente de todas las variables de operación ensayadas. Por último, se ha desarrollado y validado un modelo cinético que describe muy bien la sinterización no isoterma de composites asociada a la reordenación de partículas por flujo viscoso.
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Maldonado Illescas, María del Pilar
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Transició d'espin, Polímers, Composites, Transición de espín, Polímeros, Spin crossover, Polymers, and Ciències
- Abstract
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Avui en dia, la idea d'utilitzar molècules com a base de dispositius electrònics desperta molt d'interés en la comunitat científica arreu del món. La capacitat d'emmagatzemament d'informació des d'un punt de vista tecnològic creix a nivell exponencial i depén del desenvolupament en Nanociència. L'objectiu és l'emmagatzemament de dades ràpidament i amb miniaturització dels dispositius. Amb aquesta idea en ment, una de les estratègies més interessants està basada en el concepte de biestabilitat entre dos estats electrònics en una molècula, és a dir, anar d'un estat inicial (OFF) a un estat final (ON) sota la influència d'un estímul extern. En la present tesi, per una banda, hem sintetitzat nous materials de transició d'espín aniònics amb lligams derivats de 1,2,4-triazol amb la intenció de ser una matèria primera en l'obtenció de materials funcionals, aconseguint així trímers amb transició d'espín per sobre temperatura ambient. A més a més, amb una TTIESST rècord en aquest tipus de compostos. També, per mitjà d'intercanvi catiònic hem aconseguit un nou compost amb propietats magnètiques diferents a l'original. D'altra banda, hem estudiat diferents composites a partir d'un polímer conductor y compostos de transició d'espín, concretament trímers i polímers amb lligams derivats del 1,2,4-triazol, amb la finalitat de modificar les propietats elèctriques i termoelèctriques y generar una sinergia entre els comportaments magnètic i elèctric.
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Sarrado Molina, Carlos
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Composite materials, Composites, Compòsits, Adhesive joints, Uniones adhesivas, Unions adhesives, Fracture mechanics, Mecànica de la fractura, Cohesive zone model, Model de zona cohesiva, Modelo de zona cohesiva, Cohesive law, Llei cohesiva, and Ley cohesiva
- Abstract
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The present thesis aims at developing robust numerical and experimental methods for the simulation of composite adhesive joints. Firstly, a new method for the experimental characterization of adhesive joints is presented. The proposed method widens the range of applicability of the existing methods at the same time that lowers the uncertainty of the results. By means of this method, a critical study on the validity of the existing experimental methods is presented, as well as the thorough characterization of an adhesive in terms of the cohesive laws of the material. The experimental evidences are analyzed to obtain a guideline for the simulation of adhesive joints and a formulation of a new cohesive elements is presented. The proposed formulation allows the simulation of the elastic response, damage and failure of adhesive layers by using experimentally measurable material properties, with no further calibrations required.
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Zubillaga Eceiza, Lierni
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Composites, Materiales compuestos, Materials compostos, Delamination, Deslaminación, Deslaminació, Free-edge delamination, Deslaminación por efectos de borde, Deslaminació per efectes de vora, Matrix cracking, Grietas en la matriz, and Esquerdes a la matriu
- Abstract
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In the last decades, the use of laminated composites, such as Carbon Fiber Reinforce Polymer has increased in many industrial sectors. Different failure mechanisms different damage mechanism can appear in laminated composites. Among the different damage mechanisms, delamination or interlaminar failure is the one that reduces the load-carrying capacity of composite structures and may compromise structural integrity. Nowadays, the prediction of delamination can be done using computational tools that involve high computational costs, limiting their applicability in the initial stages of the design of new structural components. In this work, quick-analysis tools for delamination predictions are proposed. Two different sources of delamination have been studied: free-edge and matrix-crack induced delamination. A methodology to predict both types of induced delamination is proposed and it has been validated with experimental results
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Sans Canovas, Daniel
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Composites, Compòsits, Compuestos, Fibre Bragg gratings, FBG, Delamination, Delaminació, Delaminación, Quasi-static, Quasiestàtic, Cuasiestático, Fatigue, Fatiga, Smart materials, Materials intel·ligents, and Materiales inteligentes
- Abstract
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The use of composite materials in industrial applications such as aeronautical, aerospace or wind energy production has greatly increased in recent decades. Due to their inherent properties, these materials allow lighter, larger and more resistant structures. However, the use of composite materials for components or structures with highly stringent requirements, is hampered by the lack of knowledge of their reliability. In this thesis, some fundamental aspects about the use of fibre Bragg grating (FBG) sensors for internal strain measurements in composite laminates are discussed. In addition, a highly accurate method for locating the crack tip position in mixed-mode delamination growth has been presented. Finally, an experimental application of FBGs to dynamic measurements in mode I fatigue test has been performed
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Torres Heredia, Victor Elias
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Silver nanoparticles, Nanoprisms, Synthesis, Coating, Stöber method, Composites, Core-shell nanoparticles, and Titania nanoparticles
- Abstract
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El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar en solución acuosa y a tem-peratura ambiente, rutas de síntesis química coloidal de nanopartículas de plata y nano-partículas compuestas estables. Se obtienen nanopartículas de plata reproducibles, con un control morfológico de tamaño y forma durante el proceso de síntesis. Llevamos a cabo el estudio de las propiedades ópticas (espectros de absorción de las resonancias de plasmones superficiales (SPR)) que caracterizan a una determinada forma y tamaño. El análisis incluye estructuras nanométricas de plata de diferentes tamaños, en ambientes diversos y formas diferentes, como esferas, prolates, y prismas de diferente sección transversal, etc Se ha demostrado que la síntesis química produce coloides de nanopartículas de plata esféricas y anisotrópicas estables. La morfología y estabilidad de las nanopartícu-las coloidales son estudiadas mediante técnicas de espectroscopia y microscopía elec-trónica. El rol y concentración necesaria de cada uno de los reactivos para producir co-loides estables mediante síntesis química son determinadas. Se ha demostrado que, con-trariamente a las opiniones actualmente expresadas en la literatura, es posible controlar el tamaño de las nanopartículas de plata y obtener coloides de nanopartículas de plata esféricas y anisotrópicas estables por largo tiempo, utilizando una ruta de síntesis quí-mica sencilla y una baja concentración de reactivos estabilizadores (PVP). Recubrimientos de nanopartículas esféricas de plata estabilizadas con polivinilpirroli-dona (PVP) sobre substratos de vidrio óptico son preparados mediante el proceso de spin-coating y un posterior tratamiento térmico. Diferentes morfologías tipo core-shell de Ag@SiO2 son preparados mediante un método químico simple y rápido, sin necesidad de adicionar reactivos de acoplamiento o modificadores superficiales de la sílice. Proponemos mecanismos de reacción para la preparación de diferentes nano-estructuras tipo core-shell de plata-sílice. Las nanopartí-culas compuestas de sílice-plata muestran unas propiedades de absorción de resonancia plasmónica muy evidentes. El trabajo de éste capítulo ha sido realizado en colaboración con Juan C. Flores, quien desarrolló la ruta de síntesis como parte de sus estudios de doctorado. Por último, una modificación del método sol-gel es empleada para la prepara-ción de nanopartículas de TiO2, y partículas compuestas de Ag@TiO2, SiO2@TiO2-Ag y SiO2@Ag@TiO2. Diferentes morfologías tipo core-shell son preparadas mediante un método químico simple y rápido sobre un substrato óxido, sin necesidad de adicionar agentes de acoplamiento o modificaciones superficiales. Las evidentes propiedades de absorción plasmónica de las nanopartículas de plata mostradas por las partículas com-puestas han demostrado la presencia de plata metálica sobre la titania, sin la posterior oxidación de la capa de plata por el contacto directo con la titania (TiO2). Esta evidencia es confirmada por la técnica de microscopía electrónica de alta resolución. Las propie-dades de absorción plasmónica de las partículas compuestas hacen a estos materiales muy prometedores para aplicaciones foto-catalíticas.
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Vicente Valverde, Isabel
- T. 1033-2011
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Microones Microwaves, Argiles Clays, Níquel Nickel, 2- feniletanol 2-Phenylethanol, Composites, Hidrogenació d'òxid d'estirè Styrene oxide hydrogenation, Hectorita Hectorite, Saponita Saponite, and Catàlisi heterogènia Heterogeneous catalysis
- Abstract
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Las esmectitas como hectorita o saponita, son silicatos laminares. Tienen múltiples aplicaciones (catálisis, nanocomposites, adsorbentes) e interesa tener un material reproducible y sin impurezas. Los métodos convencionales de síntesis comportan tratamientos largos o a altas temperaturas. La introducción del microondas puede disminuir ambos. El objetivo de esta tesis es estudiar la síntesis de hectorita y saponita con microondas y su aplicación como soportes catalíticos de Ni en la hidrogenación de óxido de estireno para la obtención de 2-feniletanol (componente principal de la esencia de rosas) y en la preparación de composites con poliuretano. Se obtienen hectoritas y saponitas reproducibles. Cuando se emplean como soportes de catalizadores de Ni se obtienen conversión y selectividad total hacia el 2-feniletanol. Cuando se utilizan las arcillas obtenidas en preparación de composites sus propiedades son comparables a los de la bibliografía.
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Renart Canalias, Jordi
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Composite materials, Composites, Compòsits, Aircraft industry, Industria aeronautica, Adhesive joints, Uniones adhesivas, Unions adhesives, Wedge, Cuña, Cunya, Delamination, Delaminación, and Delaminació
- Abstract
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El uso de los composites en la industria aeronáutica ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos años debido a la utilización de componentes de composite que realizan funciones estructurales. A menudo, para disminuir los costes de producción, las partes esbeltas del fuselaje se unen con elementos rigidizadores mediante uniones adhesivas. Para asegurar que las uniones adhesivas cumplirán la función estructural para la cual se han diseñado se realizan ensayos a nivel de probeta. En el presente trabajo se realiza un análisis de los métodos de ensayo experimental que se llevan a cabo para determinar la calidad de las uniones adhesivas (las cuales dependen principalmente de la calidad de la preparación superficial, las propiedades del adhesivo y la compatibilidad entre el adhesivo y los adherentes). La tesis se enfoca a dos objetivos: la propuesta de mejoras del ensayo de doble viga en voladizo y el desarrollo de un método alternativo de propagación de grieta por avance forzado de una cuña (Wedge Driven Test, WDT). En cuanto al ensayo de doble viga en voladizo, se han diseñado unos utillajes de sujeción mecánica de la probeta a la máquina de ensayo y se ha propuesto una metodología experimental adaptada a la propagación discontinua del frente de grieta. En relación al nuevo método de ensayo, se ha desarrollado un procedimiento dirigido, al igual que el DCB actual, a determinar la tenacidad a la fractura en modo I de la unión adhesiva, mediante la introducción forzada de una cuña. Las ventajas que ofrece el ensayo WDT respecto el DCB es que es más rápido, económico, no se necesita ningún tipo de preparación previa de la probeta y no hace falta realizar mediciones de la longitud de grieta. Para poner a prueba la sensibilidad del ensayo WDT a la calidad de la unión se ha realizado una serie de campañas experimentales, en las cuales se han analizado 4 configuraciones de unión adhesiva distintas (como resultado de la combinación de dos adherentes y dos adhesivos). Así mismo se han ensayado preparaciones intencionadamente defectuosas. De los resultados de las campañas experimentales se ha observado que el ensayo de propagación de grieta por avance forzado de cuña presenta unos resultados equivalentes a los del ensayo DCB y es sensible a la calidad de la preparación superficial.
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López, F., Zamudio, M., de Alva, H., Pérez, A., García, J., García-Morales, M., and Martín-Alfonso, J.
- Afinidad. Revista de química teórica y aplicada; Vol. 68, Núm. 553 (2011)
Afinidad; Vol. 68, Núm. 553 (2011)
- Subjects
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Lignina, composites, ácido poliláctico, autohidrólisis, and biomasa.
- Abstract
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Tradicionalmente la lignina se aprovecha energeticamente pero cada vez más se buscan nuevas aplicaciones como la fabricación de composites con propiedades físico-mecanicas iguales o superiores al polímero original. En este trabajo, se caracterizan diferentes tipos de lignina obtenidas por deslignificación alcalina del clon trihibrido de Paulownia fortunei x tomentosa x elongata y separadas por evaporación o en medio ácido y se utilizan para la obtencion de composites con ácido poliláctico. La utilización de un proceso de autohidrólisis previo a la deslignificación alcalina ha proporcionado una fase liquida residual (licor negro) con una mayor cantidad de lignina extraida (11.9% más que sin autohidrólisis previa) y un mayor poder calorífico (14822 kJ/kg) que si no se hubiese utilizado dicha etapa de autohidrólisis. El analisis termogravimétrico muestra una importante influencia del proceso de autohidrólisis previo en la consecucioó de unas fracciones residuales del proceso de deslignificación mucho más puras en lignina, desprovistas de productos de degradación de los polisacaridos y de otros constituyentes de la materia prima. El análisis dinámico mecánico de composites con cantidades de lignina entre el 12.5% y el 30% muestra un aumento del módulo elástico o de almacenamiento (E’) y de la estabilidad térmica del material que llegan a ser asimilables a las propiedades de resistencia mecánica del plástico puro de ácido poliláctico, con un 30% en peso de lignina en la formulación del composite.
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Stoica, Georgiana
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Epoxidation, Transesterification, Heterogeneousncatalysis, Composites, Memory effect, Reconstruction, and Dawsonite-type materials
- Abstract
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La dawsonita es un mineral cristalino hallado generalmente en la naturaleza en forma de hidróxicarbonato de sodio y aluminio, NaAlCO3(OH)2. Además del mineral, se han sintetizado diferentes tipos de dawsonitas variando su composición, es decir, cambiando el sodio y/o aluminio por cationes de similar naturaleza. El trabajo descrito en esta tesis se centra en estudiar la química de este tipo de compuestos incluyendo: la estabilidad en medios acuosos de las dawsonitas en condiciones moderadas, la obtención de compuestos nanoestructurados dawsonita-hidrotalcita a partir de hidrotalcita, y el efecto memoria de las alúminas derivadas de dawsonita. El objetivo final es la evaluación de los materiales sintetizados y sus derivados, en catálisis. Estos materiales han resultado ser eficientes o en algunos casos más activos que los catalizadores reportados en la literatura para reacciones básicas (la transesterificación de carbonato de etileno para producir carbonato de dimetilo) y redox (epoxidación de alquenos). Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, estos materiales podrían ser utilizados como catalizadores, adsorbentes, y aditivos abriendo así una nueva vía de investigación.
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Turon Travesa, Albert
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Cohesive zone model, Modelo de zona cohesiva, Model de zona cohesiva, Fatiga de materials, Fatiga de materiales, Fatigue of materials, Deterioration of materials, Deterioramiento de materiales, Deteriorament de materials, Composites, Compuestos, and Compostos
- Abstract
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Es desenvolupa una eina de disseny per l'anàlisi de la tolerància al dany en composites. L'eina pot predir el inici i la propagació de fisures interlaminars. També pot ser utilitzada per avaluar i planificar la necessitat de reparar o reemplaçar components durant la seva vida útil. El model desenvolupat pot ser utilitzat tan per simular càrregues estàtiques com de fatiga.El model proposat és un model de dany termodinàmicament consistent que permet simular la delaminació en composites sota càrregues variables. El model es formula dins el context de la Mecànica del Dany, fent ús dels models de zona cohesiva. Es presenta un metodologia per determinar els paràmetres del model constitutiu que permet utilitzar malles d'elements finits més bastes de les que es poden usar típicament. Finalment, el model és també capaç de simular la delaminació produïda per càrregues de fatiga.
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Gironès i Molera, Jordi
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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Mecanismes de reacció, Hidroesterificación de olefina, Olefin hydroesterification, Hidroesterificació d'olefines, Fibras naturales, Natural fibers, Fibres naturals, Catalisi, Composites, Reaction's mechanism, and Mecanismos de reacción
- Abstract
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En la primera part del present treball es presenta la investigació duta a terme sobre la reacció d'hidroesterificació d'olefines. S'analitzen els factors que afecten la reactivitat i quimioselectivitat de les reaccions d'hidroesterificació i deuterioesterificació en sistemes catalítics basats en complexes de pal·ladi amb lligands auxiliars de tipus fosfina. Es presenta un estudi detallat del mecanisme catalític a través del qual tenen lloc aquestes reaccions. La determinació del mecanisme de reacció ha estat aplicada a la obtenció d'una versió enantioselectiva de la mateixa. En una segona part del treball s'han analitzat diversos sistemes de modificació superficial de fibres naturals i el seu efecte sobre la compatibilitat fibra - matriu en materials compòsits de matriu poliolefínica. S'han caracteritzat les propietats superficials de fibres de pi químicament modificades. Les fibres naturals modificades s'han utilitzat en la preparació de materials compòsits, les propietats mecàniques, tèrmiques i termomecàniques dels quals han estat caracteritzades i analitzades.
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Oller Ibars, Eva
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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reforç, bonding, composites, peeling, fiber-reinforced polymers FRP, reinforced, concrete, beam, materials compostos, and reparació
- Abstract
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La necesidad de refuerzo estructural en una infraestructura existente puede venir motivada por la aparición de nuevos condicionantes de uso o por la degradación de los materiales. Desde finales de los años sesenta, la técnica del refuerzo mediante la adhesión de platabandas metálicas se ha llevado a la práctica como alternativa a otros métodos de refuerzo tradicionales. Sin embargo, las platabandas metálicas presentan algunas desventajas, como son su peso y su posible corrosión por agentes atmosféricos, que pueden solventarse sustituyéndolas por laminados de polímeros reforzados con fibras (FRP). Estos materiales poseen relaciones resistencia/peso y rigidez/peso mayores que el acero, facilitando su colocación, reduciendo costes y plazos de ejecución.En numerosos estudios empíricos se observa como la aplicación de laminados encolados puede resultar en una rotura frágil que conduce al desprendimiento prematuro del refuerzo antes de alcanzar la carga última.El principal objetivo de este trabajo es el desarrollo de un método simple y efectivo para dimensionar y comprobar el refuerzo de estructuras existentes con laminados adheridos de tal forma que se eviten los modos prematuros de rotura que conducen al desprendimiento del laminado. Se ha dedicado especial atención a la transferencia de tensiones de laminado a hormigón que resulta el punto clave del correcto comportamiento de este tipo de refuerzo.En el Capítulo 2, tras una revisión histórica de las líneas de investigación existentes, experimentales y teóricas, se ha evaluado mediante una base de datos experimental la fiabilidad de los modelos teóricos existentes para pronosticar y prevenir los modos de rotura prematuros antes mencionados. Esta base de datos experimental incluye resultados de la literatura existente y de una campaña experimental llevada a cabo por el autor en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras de la Universidad Politécnica de Cataluña.Para resolver las deficiencias de los modelos teóricos existentes, en el Capítulo 3, se ha aplicado la teoría de la Mecánica de Fractura No Lineal a un caso de corte puro para modelizar el comportamiento de la interfase y sus roturas prematuras. Se han obtenido las distribuciones de tensiones en la interfase y en el laminado junto a la fuerza máxima transferida en función de tres parámetros (energía de fractura, máxima tensión tangencial y deslizamiento asociado a dicha tensión).La formulación de un caso de corte puro se ha extendido a un caso general de una viga bajo cargas transversales en el Capítulo 4. Se ha estudiado la evolución del desprendimiento del laminado en dos casos específicos: un elemento entre dos fisuras contiguas, y un elemento entre el extremo del laminado y la siguiente fisura. Se han obtenido las distribuciones de tensiones para las distintas fases del proceso. Cabe mencionar que la fuerza transferida entre dos fisuras alcanza su máximo valor cuando la tensión tangencial máxima llega a la fisura menos cargada. En este instante, ya se puede haber iniciado o no la formación de una macrofisura. El elemento entre el extremo del laminado y la siguiente fisura es similar al caso de corte puro.Las distribuciones de tensiones presentadas en el Capítulo 4 nos ayudan a comprender el comportamiento de un elemento reforzado con laminados adheridos en su cara traccionada, sin embargo, resultan complejas en la práctica. En el Capítulo 5 se describe un nuevo método de dimensionamiento y verificación basado en la obtención de una relación entre el máximo cortante antes de que se produzca el desprendimiento prematuro del refuerzo y el momento aplicado. Esta relación está asociada a la fuerza máxima transferida entre fisuras. A partir de la predicción del valor máximo de cortante, se verifica el desprendimiento del extremo del laminado evaluando la fuerza transferida entre dicho punto y la siguiente fisura. Se ha verificado la fiabilidad de esta propuesta mediante la base de datos de ensayos a flexión.Finalmente, en el Capítulo 6 se resumen las principales conclusiones del trabajo presentado en esta tesis y se sugieren futuras líneas de investigación.
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15. Variable mixed-mode delamination in composite laminates under fatigue conditions: testing & analysis [2005]
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Blanco Villaverde, Norbert
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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MMELS, Modo mixto, Mode mixt, Delamination, Mixed-mode end load split, Delaminació, Composites, Compòsits, Delaminación, Fatiga, Fatigue, Mixed-mode, and Compuestos
- Abstract
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La majoria de les fallades en elements estructurals són degudes a càrrega per fatiga. En conseqüència, la fatiga mecànica és un factor clau per al disseny d'elements mecànics. En el cas de materials compòsits laminats, el procés de fallada per fatiga inclou diferents mecanismes de dany que resulten en la degradació del material. Un dels mecanismes de dany més importants és la delaminació entre capes del laminat. En el cas de components aeronàutics, les plaques de composit estan exposades a impactes i les delaminacions apareixen facilment en un laminat després d'un impacte. Molts components fets de compòsit tenen formes corbes, superposició de capes i capes amb diferents orientacions que fan que la delaminació es propagui en un mode mixt que depen de la grandària de la delaminació. És a dir, les delaminacions generalment es propaguen en mode mixt variable. És per això que és important desenvolupar nous mètodes per caracteritzar el creixement subcrític en mode mixt per fatiga de les delaminacions. El principal objectiu d'aquest treball és la caracterització del creixement en mode mixt variable de les delaminacions en compòsits laminats per efecte de càrregues a fatiga. Amb aquest fi, es proposa un nou model per al creixement per fatiga de la delaminació en mode mixt. Contràriament als models ja existents, el model que es proposa es formula d'acord a la variació no-monotònica dels paràmetres de propagació amb el mode mixt observada en diferents resultats experimentals. A més, es du a terme un anàlisi de l'assaig mixed-mode end load split (MMELS), la característica més important del qual és la variació del mode mixt a mesura que la delaminació creix. Per a aquest anàlisi, es tenen em compte dos mètodes teòrics presents en la literatura. No obstant, les expressions resultants per l'assaig MMELS no són equivalents i les diferències entre els dos mètodes poden ser importants, fins a 50 vegades. Per aquest motiu, en aquest treball es porta a terme un anàlisi alternatiu més acurat del MMELS per tal d'establir una comparació. Aquest anàlisi alternatiu es basa en el mètode dels elements finits i virtual crack closure technique (VCCT). D'aquest anàlisi en resulten importants aspectes a considerar per a la bona caracterització de materials utilitzant l'assaig MMELS. Durant l'estudi s'ha dissenyat i construït un utillatge per l'assaig MMELS. Per a la caracterització experimental de la propagació per fatiga de delaminacions en mode mixt variable s'utilitzen diferents provetes de laminats carboni/epoxy essencialment unidireccionals. També es du a terme un anàlisi fractogràfic d'algunes de les superfícies de fractura per delaminació. Els resultats experimentals són comparats amb les prediccions del model proposat per la propagació per fatiga d'esquerdes interlaminars.
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Mayugo Majó, Joan Andreu
- TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- Subjects
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materiales compuestos, fatiga, elementos finitos, composites, laminados, and 3312. Tecnologia de materials - 2205. Mecànica - 1206. Anàlisi numèric
- Abstract
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La tesis propone una metodología para el análisis de la degradación a fatiga que produce la aplicación de cargas cíclicas en un composite laminado de fibras largas.En primer lugar se han estudiado los mecanismos de degradación que son responsables del deterioro irreversible de las propiedades de rigidez y resistencia de los composites bajo cargas cíclicas. Se ha tratado de obtener una visión de los fenómenos de degradación que tienen lugar en un elemento estructural de polímero reforzado con fibras (FRP) describiendo de forma cualitativa los distintos modos de daño en laminados. A continuación, mediante una revisión de los modelos de fatiga propuestos por otros autores, se han estudiado las estrategias más comunes para la predicción del tiempo de vida de un material sometido a cargas cíclicas. En este estudio se ha dado una especial importancia al enfoque del estudio de la fatiga en composites a través de modelos de daño en la mecánica de medios continuos (MMC). En la tesis se propone un método para la formulación de la degradación por el fenómeno de la fatiga. De este modo se ha ideado una metodología que ha permitido desarrollar un modelo constitutivo integrado en la MMC para la modelización de la degradación por fatiga. El modelo permite estudiar el comportamiento del composite bajo solicitación de tensiones cíclicas de características variables. Se ha definido una formulación generalizada para las curvas S-N y otra para las curvas de resistencia residual. Se ha elaborado un modelo de acumulación de la degradación sensitivo a las características cambiantes de las tensiones cíclicas. Se ha realizado, también, la implementación del modelo de degradación de la fatiga en un sistema de cálculo numérico de elementos finitos que permite acoplar la degradación a fatiga con cualquier modelo constitutivo del material (elástico, degradación progresiva y localizada, plasticidad, etc.). Para agilizar el proceso de cálculo, la implementación numérica se ha completado con la inclusión de una metodología que permite una linealización en el avance temporal aplicando bloques representativos de conjuntos de ciclos de carga. Finalmente, se han desarrollado unos ejemplos de validación de los modelos formulados la tesis. Además, se han generado ejemplos de aplicación de la metodología para analizar del comportamiento de laminados y/o para predecir la vida de elementos estructurales de FRP durante la fase de diseño.
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Hu, Yijie, Zhuo, Hao, Chen, Zehong, Peng, Xinwen, Zhong, Linxin, and Sun, Runcang
- In
Journal of Materials Science & Technology 30 April 2021 71:67-74
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Xiong, Shu, Zhao, Yan, Wang, Yukun, Song, Jiupeng, Zhao, Xiaoran, and Li, Shuang
- In
Applied Surface Science 30 April 2021 546
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-
Kızılkonca, Ezgi, Torlak, Emrah, and Erim, F. Bedia
- In
International Journal of Biological Macromolecules 30 April 2021 177:351-359
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-
Zhang, Min, Ma, Chao, Liu, Hongmei, and Liu, Qiangchun
- In
Journal of Alloys and Compounds 25 April 2021 861
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Catalog
Books, media, physical & digital resources
Guides
Course- and topic-based guides to collections, tools, and services.
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