concluyeron mediante estudios experimentales que la adición de una capa delgada de acero entre las capas de laminado compuesto CF/EP

Xing lifeng et al. [15] concluyeron mediante estudios experimentales que la adición de una capa delgada de acero entre las capas de laminado compuesto CF/EP aumentó la resistencia a la rotura por extrusión de las uniones atornilladas en un 180%.

Este diseño de refuerzo integral mejora la resistencia a la extrusión del laminado mediante la adición de una capa metálica al laminado compuesto. El mecanismo de refuerzo es mejorar la resistencia a la extrusión del material compuesto a través de su excelente resistencia a la extrusión. La desventaja es un aumento significativo en el peso de la unión debido a la adición de una capa metálica. Además, aunque se ha mejorado la capacidad de carga de la unión de unión, no está claro si se ha mejorado la eficiencia de carga de la unión de atornillado, es decir, la relación entre la capacidad de carga de la estructura de unión y la capacidad de carga del laminado reforzado.

2.4 diseño mejorado para el reemplazo local de capas finas de metal

Con el apoyo del programa de la agencia espacial europea "Increase of Bolted Joint Performance" (BOJO), El equipo de Fink propuso un diseño de refuerzo de atornillado utilizando una delgada capa de titanio para reemplazar una parte de una sola capa en un laminado compuesto CF/EP en la zona cercana al agujero del cernillado [28-31], como se muestra en la figura 14.

Los resultados de las pruebas y simulaciones numéricas muestran que el efecto de refuerzo del método anterior aumenta con el contenido de titanio, y que la resistencia aumenta casi linealmente cuando el contenido de titanio aumenta de 0% a 46%, como se muestra en la figura 15. La adición de una capa delgada del 46% de titanio permitió un aumento del 154% en la resistencia a la rotura por extrusión de las uniones atornilladas, pero sólo un aumento del 29% en la resistencia específica [29].

Además, Fink et al. [30] han llevado a cabo una serie de pruebas para estudiar la sensibilidad de este método de refuerzo al contenido de aleación de titanio, dimensiones geométricas y temperatura. Kolks y Tserpes[31] desarrollaron modelos de daño progresivo para predecir la fuerza de rotura de este tipo de unión de cerrojo. Los métodos de refuerzo de la oficina descritos anteriormente se han aplicado a las conexiones entre etapas de las carcasas de cohete compuesto Ariane 5, a las conexiones de raíz de las turbinas eólicas de los rotores, a las conexiones de los adaptadores de carga útil de las naves espaciales y a las conexiones de alta carga en las estructuras de las aeronaves [32].

Brewer y Palazotto[33] estudiaron el efecto de la sustitución local de capas delgadas de acero en la resistencia de extrusión de laminados compuestos CF/EP y encontraron que aumentaban la resistencia final en un 32%, pero cambiaban el modo de fallo. El mecanismo de refuerzo del método de diseño de refuerzo anterior es reemplazar el material compuesto añadiendo material metálico en el área del borde del agujero que está sujeta a la extrusión. El uso de la excelente resistencia a la extrusión del material metálico para elevar la resistencia a la extrusión de la unión de perno compuesto. Cabe señalar que el estado de anillo húmedo y caliente representa una gran amenaza para las propiedades mecánicas de este tipo de unión atornillada. Se ha demostrado que el ambiente higrotérmico permite que el modo de falla de los laminados híbridos cfrp-titanio cambie de una sola capa de material compuesto a una estratificación de la interfaz compuesto/metal [34]. Por lo tanto, cuando se utilizan métodos de refuerzo de este tipo, las superficies en las que se pegan materiales compuestos y metales requieren un tratamiento especial [32].

2.5 diseño reforzado con la adición integral de la capa de fibra de dirección

Con el apoyo del programa de investigación de la marina de los Estados Unidos, el equipo Kelly [35-39] propuso un diseño de refuerzo para uniones de cerrojo compuesto mediante la adición de una sola capa con fibras de dirección a laminados compuestos, como se muestra en la figura 16.