Resumen

Los actuales dispositivos de separación pirotécnica se fabrican principalmente con materiales metálicos, lo que limita la capacidad de diseño ligero en los vehículos de lanzamiento avanzados. Gracias a sus extraordinarias propiedades mecánicas, como su alta resistencia y módulo específicos de masa, los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) tienen el potencial de sustituir a los materiales metálicos en los dispositivos de separación pirotécnica. Sin embargo, para mejorar la fiabilidad de la separación de estos dispositivos pirotécnicos, todavía es necesario comprender mejor el modo de fallo de los compuestos de CFRP bajo carga lineal moldeada (LSC). En este trabajo, se llevaron a cabo ensayos de corte en CFRP para el análisis de fallo de CFRP bajo LSC, y se realizó un análisis de elementos finitos (FEA) no lineal para caracterizar la evolución del corte LSC en CFRP. De acuerdo con la simulación experimental y la simulación numérica, se puede encontrar que los tres principales modos de fallo en los CFRP mientras están sometidos al chorro de LSC son el fallo por cizallamiento, el fallo por delaminación y el fallo por tracción. En la etapa inicial de corte, el tiempo inicial de daño de la fibra y la matriz cerca de la carga conformada muestra menos diferencia y el laminado se separa directamente por la energía del chorro de alta velocidad. Cuando la velocidad del chorro disminuye, la morfología del chorro se colapsa y los daños de la matriz preceden a la fibra, lo que provocaría el modo de fallo por tracción de los CFRP. Mientras tanto, la delaminación en las etapas de baja velocidad del chorro es mayor que en las etapas de alta velocidad del chorro. Estos estudios sobre los modos de fallo de los CFRP bajo LSC proporcionan una base importante para el futuro diseño de dispositivos de separación pirotécnica basados en CFRP, lo cual es importante para el diseño ligero de vehículos de lanzamiento.

• Materias:Motores (Mecánica) Vehículo espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Engines Space vehicles Aeronautical Engineering
• Palabras claves:dispositivo de separación pirotécnica, etapa de velocidad del chorro, modo de cfrps, modo de fallo, material metálico, diseño ligero, carga lineal conformada, lsc, colapso de la morfología del chorro, etapa de corte temprano
• Keywords:pyrotechnic separation device, jet speed stage, mode of cfrps, failure mode, metal material, lightweight design, linear shaped charge, lsc, jet morphology collapse, early cutting stage