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ización
10/yes e
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in
APLICACION
DE
LA
TECNICA
DE
INTERFEROMETRIA MOIRE
ACROMATICA SOBRE PROBETAS
DE
GRAFITO-EPOXY
DE
PEQUEÑO
TAMAÑO SOMETIDAS
AL
ENSAYO
DE
TRACCION "OFF-AXIS".
Ma ín Vallejo J.C.1; Cañas Delgado
J.1;
Pa ís Ca ballo
F.1
1 Dp o. Mecánica de Medios Con inuos. E.S. Ingenie os de Se illa
Camino de los Descub imien os
sin
. 41092 Se illa. T no: 95-4487299. Fax: 95-4461637
Resumen : En es e a iculo se abo da el es udio expe imen al de las con igu aciones
más habi uales de las condiciones de con o no, en el ensayo de acción "o -axis", a
que dan luga los di e en es ipos de cogida de la p obe a. Pa a ello, se u ilizó la écnica
de in e e ome ía moi é ac omá ica, empleando un modelo compac o cuya po abilidad
lo hace muy adecuado pa a su uso en la máquina de acción.
El ensayo de p obe as de g a i o-epoxy de educidas dimensiones, que es uno de los
obje i os de es e es udio, se consiguió median e el empleo de
un
elemen o adap ado ,
desa ollado en nues o g upo, que pe mi e ex ende la dis ancia en e la p obe a y el
equipo in e e omé ico y hace lo accesible a espacios educidos.
Como esul ado de es e es udio se ob u ie on los campos de de o maciones
co espondien es a las di e sas con igu aciones ensayadas, analizándose la in luencia de
cada ipo de cogida sob e los esul ados del ensayo, que es el obje o cen al de es e
es udio.
Abs ac : A expe imen al s udy o he bounda y condi ions, p oduced
by
di e en jaw
sis ems, a he o -axis ension es has pe o med on his pape . Ach oma ic moi é
in e e ome y ecnique was used
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measu e displacemen s.
A special a achmen elemen was designed
o
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As a esul
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ob ained. The in luence on he esul s
o
he di e en con igu a ions was analyzed.
1.- INTRODUCCION.
En el ensayo de acción "O -Axis" a 10º, uno de los mé odos más ex endidos pa a
la ca ac e ización a co adu a
de
laminados unidi eccionales de ma e ial compues o, son
bien conocidos los p oblemas asociados a la in luencia de las condiciones de con o no
en los ex emos sob e el campo de de o maciones en el cen o de la p obe a, la cuál es
an o más acusada cuan o meno es la elación longi ud/ancho de la p obe a u ilizada.
Una o ma de palia es os p oblemas, muy ex endida, es el empleo de co ecciones
sob e los alo es expe imen ales (habi ualmen e denominados "apa en es"), que
con abilizan la disc epancia exis en e en e la solución del p oblema ideal (condiciones
de con o no en ensiones en los ex emos en o ma de ca ga dis ibuida uni o me) y la
solución del p oblema eal [1][2].
Gene almen e se suele conside a como con igu ación más ap oximada a la eal la
de ex emos empo ados en las mo dazas con desplazamien o longi udinal de una de
ellas, sin emba go se ha podido comp oba expe imen almen e [3][4] que no odas las
con igu aciones habi uales del sis ema de cogida de la p obe a (mo dazas, e ue zos
la e ales " abs", elemen os in e medios) asegu an que se ep oduzca la condición de
empo amien o espe ada. Es e hecho iene, e iden emen e, una g an impo ancia a la
ho a de aplica una co ección sob e los alo es medidos que se base en la solución del
p oblema empo ado, pues o que si e ec i amen e es as condiciones no se dan, el uso de
260
la co ección conduci ía a alo es e óneos.
Po las azones expues as, se ha conside ado de in e és el es udio de los e ec os de
las di e sas condiciones de con o no en los ex emos de la p obe a a que dan luga los
dis in os sis emas de cogida más usualmen e empleados, pa a p obe as con di e en es
elaciones de aspec o geomé ico (longi ud lib e/ancho de la p obe a). Pa a dicho
es udio se conside ó adecuado el uso de la écnica de in e e ome ía moi é, que nos
pe mi e la ob ención de una mayo in o mación y más p ecisa de la zona de medida que
écnicas menos so is icadas como la ex ensome ía óhmica.
2.-
MODIFICACION
DEL
EQUIPO
INTERFEROMETRICO.
ACOPLADOR
DE
ESPEJOS
PARALELOS.
El equipo in e e omé ico que se juzgó más adecuado pa a medi sob e un
espécimen que se encuen a some ido a acción en una máquina de ensayos es uno del
ipo ac omá ico compac o [5], po las en ajas en cuan o a insensibilidad en e a las
ib aciones, y a su ca ác e po able.
No obs an e, pese a la adecuación del equipo a es e ipo de ensayo, la ealización de
nues o p opósi o de es udia p obe as de di e en es elaciones de aspec o (6, 8 y
10)
p esen a di icul ades de ipo p ác ico a la ho a de aplica la écnica pa a la medida sob e
p obe as pequeñas, ya que el espacio lib e en e mo dazas es an educido como el
amaño de la p obe a, y dado que el in e e óme o debe si ua se jun o a la ejilla de
di acción, que se adhie e a la p obe a, és e debe ía coloca se en dicho espacio. Es a
limi ación no se pod ía cumpli pa a los a ios pequeños, más que u ilizando p obe as
ex ao dina iamen e anchas, lo cuál di icul a el aba ca odo el ancho de la p obe a con
el campo de medida del equipo. La ampliación del campo de medida, supond ía un
sob edimensionamien o del in e e óme o (dimensión mayo de odos los elemen os
que con o man el mismo), lo que nos lle a ía de nue o a supe a la longi ud lib e
disponible.
Pa a sol en a es e p oblema,
se
ha diseñado un elemen o acoplado , consis en e en
un ubo de sección cuad ada de espejos pa alelos, que ex ienden el campo de acción del
in e e óme o conduciendo los ayos inciden es, a a és
de
sucesi as e lexiones, has a
el plano de la ejilla. En la igu a 1 se mues a el esquema in e io del in e e óme o en
sus con igu aciones con y sin el acoplado de espejos pa alelos.
In e e óme o
Compensado
(A)
Espécimen In e e óme o
Compensado
(B)
Figu a
l.-
Esquema de la con igu ación del in e e óme o y ayec o ia de los ayos en
su in e io : (A) con igu ación básica; (B) con acoplado de espejos pa alelos.
261
aleji
posi
pase
se
ba
u
sa
bi
3.
ªl
u
Como se obse a en la igu a, la unción del acoplado es pe mi i que se pueda
aleja el in e e óme o del plano de la ejilla adhe ida al espécimen, ello nos hace
posible ensaya p obe as de pequeña longi ud, de mane a que sea el acoplado el que
pase en e las mo dazas de la máquina, al como
se
obse a en la igu a
2.
Figu a 2.- Vis a de la si uación del acoplado de espejos du an e uno de los ensayos.
Pa a comp oba la e iciencia del equipo modi icado con la inclusión del acoplado ,
se lle a on a cabo ensayos de e i icación sob e p obe as de ace o ins umen adas con
bandas ex ensomé icas y ejillas de di acción, siendo some idas a acción, y
u ilizándose el in e e óme o con y sin el acoplado . Los esul ados ob enidos ue on
sa is ac o ios, p esen ando un o al acue do en e las de o maciones medidas po las
bandas y las medidas con las dos con igu aciones del in e e óme o.
3.- ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL ENSAYO OFF-AXIS.
Vis a la iabilidad de la con igu ación modi icada del in e e óme o, se p ocedió a
aplica la écnica en ensayos O -Axis a 10º sob e p obe as de un laminado
unidi eccional de g a i o-epoxy (AS4/3501-6) cuya ca ac e ización a ojó los alo es:
E
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=
145
GPa;
E
22
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10
GPa;
12
=
0.3;
G
12
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11'
b L b
: Espeso de la p obe a
Ra io 6 : L= 75.6
mm
; b= 50 mm ; 2h =
12
.6
mm
; = 1.02
mm
Ra io 8 : L= 100.8 mm ; b= 50 mm ; 2h = 12.6
mm
; = 1.02
mm
Ra io
10
: L= 126 mm ; b= 50
mm;
2h = 12.6
mm;
= 1.02
mm
Figu a 3.- Esquema de las p obe as ensayadas.
262
En
la
igu a 3 se mues an las dimensiones de las p obe as pa a las es elaciones
de aspec o conside adas (6, 8 y 10).
El ipo de mo dazas u ilizado ue de cuñas, po se el más común en las máquinas
de ensayo u ilizadas pa a es e ipo de ma e iales. Se conside a on di e en es sis emas de
aga e de la p obe a:
-Empleo de papel de esme il como elemen o in e medio en e mo daza y p obe a.
-Empleo de e ue zos ( abs) de ib a de id io- esina epoxy unidos con papel adhesi o.
-Empleo de e ue zos ( abs) de ib a de id io- esina epoxy pegados a la p obe a.
A con inuación se mues an las imágenes de anjas ob enidas pa a cada una de las
con igu aciones mencionadas en el caso de a io=6, co espondien es a los campos de
desplazamien os longi udinal y ans e sal u pa a la si uación omada como e e encia
(2 Kg) y pa a
la
si uación inal (50 Kg), de los cuales se ob u ie on las de o maciones
co espondien es a un inc emen o de ca ga de 48 Kg pa a la línea cen al de la p obe a.
2Kg
Con papel de esme il (cen o)
50Kg
u V U V
2Kg
Con e ue zos sin pega ( cen o)
50Kg
u V U V
2Kg
Con e ue zos pegados( cen o)
50Kg
u V U V
263
4,.
se
4.- ANALISIS DE RESULTADOS.
Los g á icos de la e olución de las de o maciones en la línea media de la p obe a
se p esen an a con inuación pa a cada uno de los a ios analizados.
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Con
papel
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x/2h
Figu a 5
.-
Dis ibución de las de o maciones en la línea cen al en ejes geomé icos del
espécimen, pa a a io
6.
Jun o a los esul ados expe imen ales
se
pueden obse a los esul ados numé icos,
ob enidos usando MEF, co espondien es a dis in as condiciones de con o no:
con igu ación ideal, con igu ación empo ada y empo amien o pa cial (libe ación de
264

algunos nodos en las zonas de al as concen aciones de ensión que apa ecen en dos de
las esquinas). De los g á icos se obse a la casi o al coincidencia de las dis ibuciones
co espondien es a las p obe as con e ue zos la e ales pegados con las del análisis
numé ico con ex emos empo ados, mien as que an o en el caso de los ensayos con
papel de esme il como en los que se usó e ue zos la e ales suje os con papel adhesi o
las dis ibuciones de de o mación esul an es adop an posiciones in e medias en e las
con igu aciones ideal y empo ada. Se puede obse a , que en el caso de los ensayos
con papel de esme il como elemen o in e medio la dis ibución pa ece p óxima a lo que
se ía un empo amien o pa cial de los ex emos, mien as que en el caso de e ue zos
la e ales suje os con papel adhesi o la dis ibución esul an e se mues a muy i egula
ace cándose al empo amien o o al en las zonas la e ales del ancho de la p obe a, y al
empo amien o pa cial en la zona cen al. Asimismo, en es os úl imos ensayos se
comp obó isualmen e, al ex ae la p obe a as el ensayo, que los e ue zos habían
su ido un gi o espec o a su posición inicial. Po es os mo i os expues os se decidió no
conside a es e sis ema de cogida pa a el es o de las con igu aciones a es udia ( a ios 8
y 10).
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Figu a 6.- Dis ibución de las de o maciones en la línea cen al en ejes geomé icos del
espécimen, pa a a io
8.
Pa a el caso de a io 8, se obse a como de nue o la con igu ación con e ue zos
la e ales pegados se ajus a pe ec amen e a los esul ados numé icos co espondien es a
la si uación empo ada. En cuan o a la con igu ación con papel de esme il de elemen o
in e medio en e p obe a y mo daza, los esul ados
de
és a se ap oximan a lo que se ía
un empo amien o pa cial de los ex emos.
En el caso de a io
10
, pa a la con igu ación con e ue zos pegados se ol ió a
265
comp oba la coincidencia con los esul ados co espondien es
al
caso empo ado
( igu a 7).
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Figu a 7.- Dis ibución de las de o maciones
en
la línea cen al en ejes geomé icos del
espécimen, pa a a io
10
y e ue zos la e ales pegados.
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(8b)
Figu a 8
.-
Dis ibuciones de las de o maciones en la línea cen al en ejes geomé icos
del
espécimen, pa a a io
10
y papel
de
esme il como elemen o in e medio.
Sin emba go, en el caso de la con igu ación con papel de esme il como elemen o
in e medio, se obse ó la exis encia de una cla a dispe sión en los esul ados a
266
di e encia del es o
de
ensayos pa a las o as con igu aciones, a iando los esul ados
en e los que se ace can al ensayo empo ado ( igu a 8a) a dis ibuciones que no se
ajus an a ninguno
de
los casos analizados numé icamen e( igu a 8b). Dis ibuciones del
ipo de la mos ada en la igu a 8b ue on encon adas en es udios p e ios [3],
ob eniéndose que es aban asociadas a descen a nien os de la esul an e de ca gas.
5.-
CONCLUSIONES.
Se ha desa ollado un elemen o acoplado que pe mi e el empleo
de
un equipo
in e e omé ico ac omá ico pa a ealiza medidas sob e supe icies de educidas
dimensiones o de di ícil acceso como es el caso
de
p obe as
de
pequeñas dimensiones
some idas a acción en una máquina
de
ensayos.
El equipo in e e omé ico modi icado con la inclusión del acoplado de espejos
pa alelos ha sido empleado pa a la medida
de
los desplazamien os, en el plano
de
la
p obe a, sob e la zona cen al
de
la misma, cuando se la some e a ensayo de acción
"O -Axis" a 10º, bajo di e sas con igu aciones del sis ema
de
cogida y mo dazas de
ipo cuña.
De la compa ación de los esul ados expe imen ales ob enidos con las
dis ibuciones de de o mación calculadas numé icamen e pa a los casos ideal,
empo ado y pa cialmen e empo ado, se puede deduci
en
p ime luga que pa a odos
los alo es
de
la elación de aspec o conside ados la con igu ación con e ue zos
la e ales
de
los ex emos pegados a la p obe a es la que se ajus a pe ec amen e a la
condición de empo amien o
de
los ex emos, y po an o la más adecuada pa a la
ealización del ensayo cuando se p e ende usa uno
de
los mé odos
de
co ección.
Po o a pa e, de los esul ados ob enidos pa a la con igu ación con e ue zos
suje os con papel adhesi o se deduce que
no
es
adecuada pa a el ensayo "O -Axis",
pues o que no ep oduce con iabilidad una condición
de
con o no de e minada.
En cuan o a la con igu ación con papel
de
esme il como elemen o in e medio en e
p obe a y mo dazas, podemos deci que pa a los a ios pequeños és a se ap oxima
bas an e bien a un empo amien o pa cial de los ex emos, mien as que con o me
aumen a la elación
de
aspec o geomé ico los esul ados mues an una dispe sión
conside able. Po lo an o, podemos conclui que es a úl ima con igu ación ampoco
esul a ecomendable pa a
su
empleo en el ensayo "O -Axis" a
10º
cuando se emplean
mo dazas
de
ipo cuña.
AGRADECIMIENTOS
Es a in es igación
ha
sido inanciada po
el
CICYT den o
del
p oyec o
MA
T-94-0480
5.-
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