Resistencia al cizallamiento interlaminar / Interlaminar shear strength (ILSS) según ASTM D2344
La resistencia al cizallamiento interlaminar (ILSS, interlaminar shear strength) de los materiales compuestos reforzados con fibras describe la resistencia al cizallamiento entre los planos laminares de los materiales compuestos y se determina en un ensayo de flexión de viga corta. El ensayo se describe en las normas ASTM D 2344, EN 2563 o EN ISO 14130.
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Objetivo del ensayo ILSS y ejecución según la norma ASTM D2344
En el caso de laminados con matriz quebradiza, p. ej. de resina de epoxi, se suele determinar la resistencia al cizallamiento interlaminar en el ensayo de flexión de viga corta (SBS). El hecho de que en un ensayo de flexión se producen siempre tensiones de cizalladura es beneficioso. Si la distancia entre apoyos es reducida en comparación con el espesor de la probeta, las tensiones de cizalladura surgidas en relación son muy elevadas con las tensiones normales generadas por el momento de flexión. De esta forma, en caso de materiales de matriz frágiles se puede generar una rotura espontánea que permite medir la resistencia a la cizalladura.
Dependiendo del tipo de rotura, de esta forma se puede caracterizar la resistencia del material de la matriz o la calidad de la unión fibra-matriz.
El ensayo de flexión de viga corta puede realizarse según diferentes normas como la ASTM D 2344, EN 2563 o EN ISO 14130. Se define la longitud y la anchura de la probeta y la distancia entre apoyos para la geometría nominal de la probeta en relación con el espesor de la probeta, aunque las relaciones definidas difieren en las normas respectivas. Las especificaciones para los diámetros del punzón de compresión y el soporte también son distintos en cada caso.
Este método de ensayo es relativamente simple en su aplicación y requiere un útil muy sencillo, que dispone de buenas opciones de alineación y de un centrador exacto del punzón de flexión. Por este motivo, a menudo se emplea para el control de calidad y es idóneo para comparar materiales.
Sin embargo, el método solo proporciona aparentes propiedades de cizalladura, ya que se suelen producir picos de esfuerzos de compresión cerca del punzón de flexión, que influyen en el resultado medido.
Probetas y dimensiones para medir la resistencia al cizallamiento interlaminar (ILSS)
Ensayo de laminados estándar
- En el desarrollo de materiales se ensayan laminados estándar de 2 mm de espesor. Dependiendo de la norma aplicada la distancia entre apoyos será de 8 o 10 mm y debe ajustarse con una precisión de hasta ± 0.1 mm. En relación al centrador del punzón de compresión la norma EN 2563 define una tolerancia muy justa de ± 0,02 mm.
- Los útiles de ensayo de ZwickRoell facilitan el trabajo tanto en relación con el centrador y la distancia entre apoyos, como en relación con el paralelismo de los apoyos de forma cómoda y con exactitud.
Ensayo de laminados de estructuras fabricadas:
- Los laminados de perfiles, placas o componentes presentan a menudo otros espesores. En este caso, es importante que se respete la relación de la distancia entre apoyos respecto al espesor del laminado. Para ello, la distancia entre apoyos deberá poderse ajustar fácilmente con exactitud en cada serie de ensayos y configurar el centrado una única vez.
- El útil para ILSS de ZwickRoell está equipado con un husillo de movimiento inverso para este fin. Los apoyos se pueden ajustar a la distancia deseada manteniendo el punto medio. Las superficies de medición definidas en los lados de los apoyos permiten un control exacto de la distancia.
Dispositivo de ensayos para determinar la resistencia al cizallamiento interlaminar ILSS
Ámbito de aplicación:
Descripción del funcionamiento: Los ensayos ILSS son un procedimiento típico para el control de la calidad. Son ideales para comparar materiales. Gracias a la reducida distancia entre apoyos es muy importante alinear el punzón con exactitud respecto a las puntas de flexión. El brazo se puede fijar para el montaje de la probeta. Además, también se puede fijar un sensor en el brazo del punzón de flexión para realizar ensayos en cámaras de temperatura. La relación apoyo/grosor es, con 10 mm, muy corta. Debido a ello, en la probeta se producen fuerzas de cizallamiento elevadas y momentos de flexión relativamente reducidos El procedimiento proporciona solamente características de cizallamiento aparentes, ya que en las inmediaciones de la punta de carga se producen crestas de tensión.
Ventajas del dispositivo de ensayos ILSS de ZwickRoell:
- Precisión de centrado de las puntas respecto al punzón de flexión
- Fácil ajuste de las puntas de flexión
- Posibilidad de fijación de un sensor de temperatura cerca de la probeta
- Puede alcanzar fuerzas hasta 20 kN
- Fácil sustitución de las puntas y del punzón de flexión
- En caso de diferentes espesores de laminado, con el ajuste de husillo disponible de forma opcional, se pueden ajustar las puntas de flexión de forma rápida y con precisión.
Preguntas frecuentes sobre la resistencia al cizallamiento / resistencia al cizallamiento interlaminar
La determinación de la resistencia al cizallamiento interlaminar de los materiales compuestos reforzados con fibras se utiliza para el control de calidad de los componentes sometidos a esfuerzos de cizallamiento. La resistencia al cizallamiento interlaminar (ILSF) (o ILSS = interlaminar Shear Strength) describe la resistencia al cizallamiento entre los planos laminares de los materiales compuestos.
Para calcular la resistencia al corte interlaminar se utiliza la siguiente ecuación, con
Fm = Fuerza máxima de compresión en Newton
B = Anchura de probeta medida
d = Espesor de probeta medido
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