Influence of thermal residual stresses on the free vibration of reinforced laminates

Abstract

El uso de compuestos laminados se ha incrementado en la ingeniería moderna, fundamentalmente en proyectos en los cuales se requiere garantizar una adecuada resistencia y durabilidad. Se ha comprobado que algunas de las propiedades del material pueden ser afectadas por la aparición de tensiones residuales durante el proceso de manufactura. En este artículo, la influencia de las tensiones térmicas residuales en la vibración libre de compuestos laminados es analizada. Para el estudio experimental se empleó un laminado cuadrado de tipo pre-impregnado. El laminado fue reforzado usando dos tipos de refuerzos: laterales y perimetrales. Las placas fueron elaboradas usando dos diferentes técnicas: el primer tipo de laminados fue elaborado curando tanto la placa como los refuerzos a 177 °C de manera simultánea y posteriormente enfriados a la temperatura de servicio, mientras que para el segundo tipo de placas tanto las láminas como los refuerzos fueron preparados de forma independiente y pegados a temperatura de operación (22 °C). Un modelo numérico fue elaborado para comparar estos resultados con los resultados experimentales. Una buena precisión fue observada al comparar resultados numéricos y experimentales, mostrando que la presencia de tensiones térmicas residuales afecta el valor de las frecuencias naturales de vibración libre y la forma modal característica. Independientemente del tipo de refuerzo empleado, un notable incremento en estos valores fue observado, cuando el elemento se encuentra simplemente apoyado.