4. RESULTADOS 4.1. SERIE TABLA RESUMEN POB Modificado Sí Sí. 1.3 Modificado No No. 1.4 Inicial Sí Sí

(1)

66

4. R ESULTADOS 4.1. S

^ERIE

1

4.1.1. TABLA RESUMEN

Serie Referencia Probeta Útil

superior LVDT

Banda Ext.

Adicional (G3)

Criterio de parada

I.

Visual I. UT

1 Casquillo / E Estándar

1.1 Modificado Sí Sí ^700N Sí Sí

Fallo No No

1.2 Inicial No No ^Fallo Sí Sí

1.3 Modificado No No ^(Ruidos)^{0.8 kN} Sí Sí

Fallo No No

1.4 Inicial Sí Sí ^(Ruidos)^{1.45 kN} Sí Sí

Fallo No No

1.5 Inicial Sí No ^Fallo No No

1.6 Inicial Sí No ^{1.5 kN} Sí Sí

Fallo No No

TABLA 6:RESUMEN DE LA SERIE 1

4.1.2. POB1.1

ILUSTRACIÓN 64:POB1.1

(2)

67 4.1.2.1. Ensayo hasta 700 N

Para la primera probeta, se llegó hasta 700 N para posteriormente descargar y realizar inspecciones no destructivas.

Las curvas obtenidas son las siguientes:

ILUSTRACIÓN 65:POB1.1 HASTA 700N-CARGA VS DEFORMACIÓN

En esta primera puede observarse un comportamiento que se repetirá en el resto de probetas.

Vemos que las bandas G1 y G2, situadas entre el remache y el punto de aplicación de la carga en la parte superior e inferior de la lámina de Kevlar respectivamente, pasan de negativo a positivo y viceversa durante el proceso de carga. Esto indica que, durante los primeros instantes del ensayo hasta aproximadamente 300 N, la probeta trabaja a flexión pura, es decir, como si no existiese remache, con la pared superior a compresión y la inferior a tracción.

Posteriormente el comportamiento se invierte.

Por otro lado, la banda G3 indica compresión en todo el tramo de carga.

Esto es debido a que el remache induce una deformada de la lámina de Kevlar que implica flexión de las zonas alejadas del mismo. Esto se verá claramente en las fotografías tomadas una vez alcanzado el fallo de la probeta.

(3)

68

ILUSTRACIÓN 66:POB1.1 HASTA 700N-CARGA VS DESPLAZAMIENTO

Hasta 700 N vemos que el comportamiento es aproximadamente lineal, si bien presentando una fuerte histéresis. Por otro lado, a este nivel de carga no se apreciaron ruidos durante el ensayo.

4.1.2.2. Inspección visual

Como se indicó en la tabla resumen, tras llegar 700 N se procedió a inspeccionar visualmente la probeta. En informe de inspección lo resumimos a continuación:

Taladro en la lámina de Kevlar: Pequeñas marcas de fibras rotas debidas a la instalación del casquillo.

(4)

69

ILUSTRACIÓN 67:POB1.1-TALADRO EN EL KEVLAR

Casquillo: Sin defectos.

ILUSTRACIÓN 68:POB1.1–CASQUILLO

Remache: Sin defectos salvo cambios de brillo en la zona sometida a fricción

(5)

70

ILUSTRACIÓN 69:POB1.1-R^EMACHE

Taladro en la lámina de aluminio: Marcas producidas por la presión del remache.

ILUSTRACIÓN 70:POB1.1-TALADRO EN LÁMINA DE ALUMINIO

Área empotrada de aluminio: Sin plastificaciones 4.1.2.3. Inspección por ultrasonidos

Se realizó asimismo una inspección por ultrasonidos de la zona del agujero en la lámina de Kevlar, no encontrándose delaminaciones ni otros defectos.

4.1.2.4. Ensayo hasta rotura

(6)

71

ILUSTRACIÓN 71:POB1.1 HASTA ROTURA -CARGA VS DEFORMACIÓN

Como vemos en la gráfica de arriba, el comportamiento ha cambiado una vez superamos los 300 N una vez. Este nuevo comportamiento, con tendencia casi lineal sin cambio de signo hasta el fallo, podía intuirse a partir de la histéresis encontrada en caso anterior.

En la gráfica se observa claramente un primer tramo lineal, seguido de una pérdida de rigidez alrededor de los 800N, consecuencia de los primeros daños aparecidos. A partir de ahí se presentan oscilaciones debidas a la continua rotura de fibras internas que culmina con el fallo de la probeta al sobrepasar 1 kN. Este último tramo podría considerarse lineal en término medio.

(7)

72

ILUSTRACIÓN 72:POB1.1HASTA ROTURA -CARGA VS DESPLAZAMIENTO

A continuación mostramos fotografías de la probeta tras el fallo. Vemos que la lámina de Kevlar sobresale parcialmente del plano del remache.

ILUSTRACIÓN 73:POB1.1TRAS EL FALLO (1)

En la siguiente imagen podemos apreciar la deformada de la lámina de Kevlar.

(8)

73

ILUSTRACIÓN 74:POB1.1TRAS EL FALLO (2)

4.1.3. POB1.2

Esta probeta se diferencia en la anterior en que lleva instalado el útil superior original, no lleva banda adicional (G3) ni captador de desplazamiento horizontal.

ILUSTRACIÓN 75:POB1.2HASTA ROTURA

(9)

74

En la curva de arriba vemos que se presenta una pequeña zona de fluencia cuando nos acercamos a los 2000 N, debido aparición de los primeros daños internos. Esto será algo característico, como veremos posteriormente, de las probetas ensayadas con el útil original.

ILUSTRACIÓN 77:POB1.2 HASTA ROTURA -CARGA VS DESPLAZAMIENTO

Las siguientes imágenes muestran el estado del a probeta tras el fallo.

(10)

75

ILUSTRACIÓN 78:POB1.2 TRAS EL FALLO (1)

Donde se aprecian claramente las deformaciones plásticas del casquillo y la lámina de aluminio.

ILUSTRACIÓN 79:POB1.2 TRAS EL FALLO (2)

Se produjo, como se aprecia en la fotografía de arriba, rotura de la lámina de Kevlar a la altura del útil. Este hecho, como ya comentamos, motivó el diseño del segundo útil superior.

(11)

76 Se realizó una inspección visual tras la rotura para determinar el estado de los componentes de la probeta. Resumimos el informe como sigue:

Taladro en la lámina de Kevlar: Dos áreas delaminadas con rotura de fibras

ILUSTRACIÓN 80:POB1.2–TALADRO EN EL KEVLAR

Casquillo: Deformaciones plásticas notables

ILUSTRACIÓN 81:POB1.2-CASQUILLO

Remache: Pequeñas marcas debidas a la presión del casquillo

ILUSTRACIÓN 82:POB1.2-CASQUILLO

(12)

77 Taladro en la lámina de aluminio: Marcas producidas por la presión del remache.

ILUSTRACIÓN 83:POB1.2-TALADRO EN EL ALUMINIO

Zona empotrada del aluminio: Deformación plástica importante

ILUSTRACIÓN 84:POB1.2.-ZONA EMPOTRADA DEL ALUMINIO

4.1.3.3. Inspección por ultrasonidos

Igualmente se realizó una inspección por ultrasonidos tras el fallo para comprobar el estado interno de la zona del agujero de la lámina de Kevlar.

La inspección indicó que existían zonas delaminadas en la superficie alrededor del agujero, pero sin defectos en el interior.

4.1.4. POB1.3

4.1.4.1. Ensayo hasta 800 N

(13)

78 El ensayo de esta probeta se detuvo cuando se escucharon ruidos que podían sugerir defectos. Esto sucedió a los 800 N aproximadamente. Se realizó entonces una inspección para comprobar el estado de la probeta.

Las graficas obtenidas se muestran a continuación:

ILUSTRACIÓN 86:POB1.3 HASTA 800N-CARGA VS DEFORMACIÓN

(14)

79

ILUSTRACIÓN 87:POB1.3^HASTA800N-C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

La ligera caída de carga que se observa a los 650 N aproximadamente no se corresponde a ningún fallo de la probeta, como podría intuirse. Se debe a que el ensayo se detuvo algunos segundos por motivos técnicos.

Taladro en la lámina de Kevlar: Pequeñas marcas de fibras rotas

ILUSTRACIÓN 88:POB1.3- TALADRO EN EL KEVLAR

(15)

80 Casquillo: Deformación plástica con forma de circulo debido a la presión del remache

ILUSTRACIÓN 89:POB1.3–C^ASQUILLO

Remache: Sin defectos. Cambio de brillo por la presión del casquillo

ILUSTRACIÓN 90:POB1.3-REMACHE

Taladro en lámina de aluminio: Marca circular debido a la presión del casquillo

(16)

81

ILUSTRACIÓN 91:POB1.3-TALADRO EN LA LÁMINA DE ALUMINIO

Zona empotrada del aluminio: Sin defectos

ILUSTRACIÓN 92:POB1.3-ZONA EMPOTRADA DEL ALUMINIO

Se realizó asimismo una inspección por ultrasonidos no encontrándose ningún defecto interno en el material.

Tras las inspecciones se procedió a cargar la probeta hasta rotura. Las curvas que se obtuvieron se muestran a continuación:

(17)

82

El modo de fallo es similar al ocurrido en la POB 1.1.

(18)

83

ILUSTRACIÓN 95:POB1.3 HASTA ROTURA -FALLO DE LA PROBETA (1)

ILUSTRACIÓN 96:POB1.3 HASTA ROTURA -FALLO DE LA PROBETA (2)

4.1.5. POB1.4

4.1.5.1. Ensayo hasta 1.45 kN

(19)

84 El primer ensayo se detuvo también por la aparición de ruidos que sugerían algún defecto interno. Esta vez, y puesto que tenemos como útil superior el inicial, sucede alrededor de los 1.45 kN.

Igualmente se realizó una inspección no destructiva tras descargar la probeta.

(20)

85

ILUSTRACIÓN 98:POB1.4 HASTA 1.45 KN-CARGA VS DEFORMACIÓN

ILUSTRACIÓN 99:POB1.4 HASTA 1.45 KN-CARGA VS DESPLAZAMIENTO

Taladro en la lámina de Kevlar: Pequeñas marcas de fibras rota.

(21)

86 Casquillo: Sin defectos.

Remache: Sin defectos. Cambio de brillo por la presión del casquillo.

(22)

87 Taladro en lámina de aluminio: Marca circular debido a la presión del casquillo.

Zona empotrada del aluminio: Ligera deformación plástica.

La inspección por ultrasonidos realizada no reveló ninguna anomalía interna en la lámina de Kevlar.

Posteriormente se cargó la probeta hasta al rotura, obteniendo las siguientes curvas:

(23)

88

ILUSTRACIÓN 100:POB1.4 HASTA ROTURA:C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

ILUSTRACIÓN 101:POB1.4 HASTA ROTURA:CARGA VS DESPLAZAMIENTO

El fallo obtenido se muestra en las siguientes fotografías:

(24)

89

ILUSTRACIÓN 102:POB1.4-FALLO

4.1.6. POB1.5

Las curvas obtenidas se muestran a continuación:

ILUSTRACIÓN 103:POB1.5 HASTA ROTURA -CARGA VS DEFORMACIÓN

(25)

90

ILUSTRACIÓN 104:POB1.5^HASTAR^OTURA-C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

El modo de fallo se muestra en las siguientes imágenes:

ILUSTRACIÓN 105:POB1.5-FALLO (1)

(26)

91

ILUSTRACIÓN 106:POB1.5–FALLO

4.1.7. POB1.6

4.1.7.1. Ensayo hasta 1.5 kN

Lo primero que se hizo con esta probeta fue llevarla hasta 1.5 kN, aproximadamente la mitad de la carga de fallo en la probeta anterior, para luego descargar e inspeccionarla.

(27)

92

ILUSTRACIÓN 107:POB1.6^HASTA1.5^KN

Las curvas obtenidas se muestran a continuación:

(28)

93

ILUSTRACIÓN 108:POB1.6 HASTA 1.5 KN-CARGA VS DEFORMACIÓN

1

ILUSTRACIÓN 109:POB1.6 HASTA 1.5 KN-CARGA VS DESPLAZAMIENTO

Taladro en la lámina de Kevlar: Pequeñas marcas de fibras rotas

(29)

94

Casquillo: Sin defectos

ILUSTRACIÓN 111:POB1.6-C^ASQUILLO

Remache: Sin defectos. Cambio de brillo por la presión del casquillo

(30)

95

Taladro en lámina de aluminio: Marca circular debido a la presión del casquillo

Zona empotrada del aluminio: Ligera plastificación

(31)

96 4.1.7.3. Inspección por ultrasonidos

La inspección por ultrasonidos no reveló ninguna anomalía interna, a pesar de existir ciertas anomalías visuales.

Posteriormente se realizó el ensayo a rotura, como se ha venido haciendo en los casos anteriores, los resultados se muestran a continuación:

(32)

97

El fallo de la probeta se aprecia claramente en las siguientes imágenes:

(33)

98

4.1.8. RESULTADOS CONJUNTOS DE LA SERIE 1

Resulta interesante, a continuación, presentar todos los datos de la serie 1 de forma conjunta.

Hay una notable diferencia entre los resultados de los ensayos realizados usando el útil superior inicial y el modificado puesto que, como ya dijimos anteriormente, el momento de fallo se conserva, pero la carga a la que éste se produce prácticamente se duplica.

Así pues, agrupamos los resultados en las dos configuraciones distintas.

4.1.8.1. Útil superior inicial

Como vimos, 4 de las 6 probetas se ensayaron utilizando este útil. Las curvas carga – deformación conjuntas se muestran a continuación:

(34)

99

ILUSTRACIÓN 119:POB1-CARGA VS DEFORMACIÓN (1)

Los valores de carga de fallo se resumen en la siguiente tabla

Probeta Carga aprox. de primer fallo (kN) Carga alcanzada (kN)

POB 1.2 1,78 3,56

POB 1.4 1,55 2,65

POB 1.5 1,4 3,12

POB 1.6 ^1,52 ^3,62

Media ^1.56 ^3,24

Desviación estándar ^0,16 ^0,45

Coeficiente de variación ^{10,3 %} ^{13,89 %}

TABLA 7:SERIE POB1–RESULTADOS (1)

Hemos definido carga de primer fallo como la carga al que la pendiente de la curva Carga-Deformación disminuye, lo que indica una primera pérdida en la rigidez del material.

4.1.8.2. Útil superior modificado

Las dos probetas restantes se ensayaron, como hemos visto, con el útil superior modificado.

(35)

100

ILUSTRACIÓN 120:POB1–C^{ARGA VS}DEFORMACIÓN (2)

POB 1.1 0,8 1,08

POB 1.3 0,88 1,06

Media ^0,84 ^1,07

Desviación estándar ^0,06 ^0,01

Coeficiente de variación ^{7,14 %} ^{0,93 %}

TABLA 8:SERIE POB1-RESULTADOS (2)

Aunque en el apartado 5 haremos un análisis más exhaustivo de la influencia del tipo de útil superior utilizado, ya se entrevé que el modificado presenta menor variabilidad en los resultados obtenidos.

4.2. S

^ERIE

2

Serie Referencia Probeta Útil superior LVDT Banda Ext.

Criterio de

parada I.

Visual I.

UT

2 Arandela / E Estándar

2.1 Inicial No No Fallo No No

2.2 Modificado Sí No 700N Sí Sí

Fallo No No

2.3 Inicial Sí No Fallo No No

2.6 Modificado Sí No Fallo No No

TABLA 9:TABLA RESUMEN DE LA SERIE 2

(36)

101 En esta serie cambia el tipo de unión, aunque se mantiene la distancia del remache al borde de la serie 1.

4.2.2. POB2.1

Esta probeta fue la primera que se ensayó en toda la campaña. Como ya dijimos anteriormente, la longitud de las láminas de aluminio y Kevlar era mayor que el resto de probetas, concretamente 79 mm.

A la luz de los resultados obtenidos, se acordó con el cliente reducir el tamaño a los 59 mm finales.

ILUSTRACIÓN 121:POB2.1 HASTA ROTURA:CARGA VS DEFORMACIÓN

(37)

102

ILUSTRACIÓN 122:POB2.1 HASTA ROTURA: CARGA VS DESPLAZAMIENTO

En la siguiente imagen puede verse como quedó la probeta ensayada tras alcanzar el fallo.

Puede observarse que, debido a la excesiva longitud de las láminas, el remache apenas se ve afectado, y son las láminas las que acaban fallando.

(38)

103

4.2.3. POB2.2

4.2.3.1. Ensayo hasta 700N

Lo primero que se realizó para esta probeta fue cargar hasta 700 N para posteriormente realizar una inspección de las partes que la componían.

El uso de la arandela en vez del casquillo influye en el comportamiento de la probeta como veremos a continuación.

(39)

104

ILUSTRACIÓN 125:POB2.2 HASTA 700N-CARGA VS DEFORMACIÓN

De la curva carga – deformación, vemos que la probeta exhibe el mismo comportamiento que las de la serie POB 1, esto es, un primer tramo de carga asimilable a flexión pura (G1 negativa y G2 positiva) para luego invertirse la tendencia.

La influencia del uso de arandela frente a casquillo se analizará en detalle en el apartado 5.

ILUSTRACIÓN 126:POB2.2 HASTA 700N-CARGA VS DESPLAZAMIENTO

(40)

105 4.2.3.2. Inspección visual

Tras el ensayo a 700N se procedió a inspeccionar visualmente la probeta en busca de posibles defectos.

Taladro en la lámina de Kevlar: Sin defectos

Arandela: Ligera deformación plástica

ILUSTRACIÓN 128:POB2.2-ARANDELA

Remache: Sin defectos.

(41)

106

Taladro en lámina de aluminio: Sin defectos

Zona empotrada del aluminio: Sin defectos

(42)

107 Como en casos anteriores, se realizó una inspección por ultrasonidos del a zona del agujero en busca de posibles defectos internos del material. El informe indicó que no se tenían defectos internos.

Posteriormente se ensayó la probeta hasta rotura. Los resultados se muestran a continuación:

(43)

108

ILUSTRACIÓN 133:POB2.2-C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

El fallo se muestra a continuación.

Vemos que en esta configuración se llegan a separar las dos láminas.

(44)

109

A partir de este ensayo, se consideró que se ya se había reunido suficiente información de las inspecciones realizadas hasta ahora, con lo que el resto de probetas fueron ensayadas al fallo sin inspección posterior.

4.2.4. POB2.3

(45)

110

Imágenes del fallo se muestran a continuación. Igualmente encontramos separación del las láminas.

(46)

111

4.2.5. POB2.4

(47)

112 A continuación mostramos imágenes de la probeta tras la rotura:

(48)

113

4.2.6. POB2.5

(49)

114

ILUSTRACIÓN 142:POB2.5 HASTA ROTURA:CARGA VS DESPLAZAMIENTO

Imágenes del fallo de la probeta se muestran a continuación:

(50)

115 1

4.2.7. POB2.6

(51)

116

La rotura de la probeta mostró igualmente separación de las láminas de aluminio y Kevlar.

(52)

117

ILUSTRACIÓN 148:POB2.6-F^ALLO(2)

4.2.8. RESULTADOS CONJUNTOS DE LA SERIE 2

Como en el caso anterior, agruparemos los resultados por tipo de útil superior utilizado.

Puesto que la probeta POB 2.1 tenía dimensiones diferentes, y por tanto, presentaba resultados diferentes, por tanto se ha excluido de los resultados conjuntos.

(53)

118

POB 2.3 1,3 2,02

POB 2.4 1,45 2,11

POB 2.5 1,41 2,28

Media 1,39 2,14

Desviación estándar 0,08 0,13

Coeficiente de variación 5,75 % 6,07 %

TABLA 10:SERIE POB2-RESULTADOS (1)

(54)

119

POB 2.2 ^0,85 ^1,07

POB 2.6 0,8 1.02

Media 0,83 1,04

4.3. S

^ERIE

3

superior LVDT Banda Ext.

Criterio de

parada I.

Visual I.

UT

3 Casquillo / E Reducida

TABLA 12:TABLA RESUMEN DE LA SERIE 3

Para la serie 3, volvemos a tener el casquillo utilizado en la serie 1. No obstante, la distancia a borde se reduce a 11 mm frente a los 13,5 mm originales.

Esto tendrá implicaciones en los resultados comparados con la serie 1, como veremos en los siguientes apartados.

4.3.2. POB3.1

(55)

120

Vemos que, respecto a una configuración equivalente en la serie 1, la carga de rotura ha disminuido. Esto es debido a que al reducir la distancia al borde, hemos aumentado el brazo de momentos.

El fallo se muestra a continuación:

(56)

121

Aunque lo analizaremos más en detalle en el apartado 5, la reducción de la distancia ha borde influye notablemente en el modo de fallo, encontrándose rotura de la placa entre taladro y borde, así como una mayor deformación en el casquillo.

4.3.3. POB3.2

Esta configuración es idéntica a la anterior. Los resultados, así como el fallo, se muestran a continuación:

(57)

122

ILUSTRACIÓN 155:POB3.2 HASTA FALLO -CARGA VS DEFORMACIÓN

ILUSTRACIÓN 156:POB3.2 HASTA FALLO -C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

(58)

123

4.3.4. POB3.3

Volvemos a tener la misma configuración que las dos anteriores. Mostramos los resultados a continuación:

(59)

124

(60)

125

4.3.5. POB3.4

Los resultados y las imágenes del fallo se muestran a continuación:

(61)

126

(62)

127

4.3.6. POB3.5

En esta configuración, y la siguiente, pasamos a utilizar el útil superior modificado. Los resultados se muestran a continuación:

(63)

128

ILUSTRACIÓN 168:POB3.5 HASTA ROTURA -CARGA VS DESPLZAMIENTO

Vemos que, al igual que en los casos anteriores, la carga de rotura disminuye respecto a una configuración equivalente (La POB 1.1 por ejemplo), debido al aumento del brazo de momento.

(64)

129

4.3.7. POB3.6

Configuración idéntica a la anterior.

(65)

130

(66)

131

4.3.8. RESULTADOS CONJUNTOS DE LA SERIE 3

Agruparemos los resultados por tipo de útil superior utilizado, como venimos haciendo

(67)

132

POB 3.1 0,96 1,89

POB 3.2 0,88 1,94

POB 3.3 0,97 1,93

POB 3.4 1,10 1,99

Media 0,98 1,95

(68)

133

POB 3.5 0,68 0,88

POB 3.6 0,63 0,84

Media 0,66 0,86

Coeficiente de variación 6,06% 3,49%

4.4. S

^ERIE

4

superior LVDT Banda Ext.

Criterio de

parada I.

Visual I.

UT

4 Arandela / E Reducida

TABLA 15:TABLA RESUMEN DE LA SERIE 4

(69)

134 En la serie 4, volvemos a tener la unión mediante arandela. Nuevamente, para diferenciarlo de la serie 3, la longitud a borde se reduce a 9,5 mm frente a los 13,5 mm iniciales. La tabla resumen se muestra arriba.

4.4.2. POB4.1

Mostramos a continuación los resultados e imágenes del fallo.

(70)

135

Como en el caso anterior, la reducción en la distancia a borde implica aumento del brazo de momento de la carga respecto al remache, esto implica que sea necesaria menos carga para alcanzar el momento crítico. Como dijimos, la influencia de la distancia a borde se analizará en detalle en el apartado 5.

Como se aprecia en las fotos siguientes, la arandela sufre deformaciones mucho más acusadas que en la serie 2.

(71)

136

4.4.3. POB4.2

(72)

137

(73)

138

4.4.4. POB4.3

(74)

139

(75)

140

4.4.5. POB4.4

(76)

141

(77)

142

4.4.6. POB4.5

En esta configuración y la siguiente utilizamos el útil superior modificado.

Las implicaciones de la disminución de la distancia a borde se siguen cumpliendo.

(78)

143

ILUSTRACIÓN 194:POB4.5 HASTA ROTURA -C^{ARGA VS}DESPLAZAMIENTO

(79)

144

4.4.7. POB4.6

(80)

145