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The present article deals with micromechanical composite modeling. Both analytical and computational micromechanics approaches are described as well as micromechanical modeling of damage. Based on micromechanics of failure theory, a user subroutine including a progressive damage algorithm is programmed for finite element analysis. Three theory-experiment correlations of tubes under a three-point bending test have been carried out using the bi-phase material model developed along with this project. These studies include three-ply schedules.

Sandwich structures are highly demanded where a high flexural stiffness per weight ratio is needed. The main limiting factor of these materials is the core/skin interface, which tends to delaminate. Tufting is one of the most promising technologies to reinforce this interface along the z-direction. In this article, the energy absorption of tufted sandwich structures under impact loads is evaluated. Six different types of tufted specimens were tested, including both carbon and glass fiber faces with three different tufting densities. The impact behavior of a sandwich panel is proved to be effectively improved by the tufting process.

Catastrophic structural failures are the cause of many physical and personal losses, at a worldwide cost estimated at billions of dollars per year. Non-destructive evaluation (NDE) techniques have been pursued and employed for damage detection of structures to detect cracks and other damage at pre-critical levels for remediation [1-3]. To address drawbacks with state-of-the-art approaches, a novel multi-physics approach is reported that takes advantage of the effects that damage has on the electrical and thermal transport in a material containing aligned carbon nanotubes (CNTs) to create a new damage detection technique. Another application of the same nano-engineered composites is in thermal applications such as de-icing and anti-icing systems. Icing is a serious problem that has caused several aircraft incidents associated with temperatures ranging between -40 ºC to 0 ºC. Although some technologies have been developed, improved solutions are desirable in order to obtain lighter and more efficient technologies, United States. Air Force Office of Scientific Research (contract FA9550-09-C-0165), United States. Air Force Office of Scientific Research (contract FA9550-11-C-0002), United States. Dept. of the Navy (contract N68335-10-0227)

En la presente tesis se realiza un estudio a nivel micromecánico de materiales compuestos basado en la teoría de micromecánica del fallo que permite reproducir satisfactoriamente resultados obtenidos experimentalmente. Debido a la falta de homogeneidad de los materiales reforzados con fibra, los estados tensiónales a nivel microscópico que sufren los constituyentes son muy diferentes del estado tensional macroscópico de un laminado. Se acepta la hipótesis de que estas microtensiones son las que influyen en el fallo de los constituyentes y que eventualmente producen el fallo de la estructura. Para conocer la distribución de las microtensiones se parte de un modelo de elementos finitos de una celda unidad representativa de un laminado unidireccional en el que se supone una disposición de fibras hexagonal. Para una mayor versatilidad, es posible variar tanto el volumen en fibra como la sección transversal de la fibra, permitiendo que tenga un aspecto circular o elíptico. Se obtienen las propiedades efectivas del material y las distribuciones en toda la celda unidad de los denominados factores de amplificación de tensiones, que relacionan las tensiones microscópicas en la fibra, matriz e interfase con las macroscópicas aplicadas a la lámina. Para completar el enfoque multiescala, utilizando la teoría clásica de placas laminadas e incorporando las cortaduras fuera de plano, se calculan las deformaciones producidas por esfuerzos aplicados sobre un laminado. Mediante las operaciones matriciales correspondientes y en combinación con los factores de amplificación obtenidos, se obtienen las tensiones a nivel de constituyente. Se aplican criterios independientes a la fibra, a la matriz y a la interfase para evaluar si se produce fallo. Una vez detectado el fallo en una lámina, se degradan las propiedades de la misma y se sigue un procedimiento de fallo progresivo para calcular el valor de rotura de última lámina que representa el fallo total de la estructura. Este proceso perm

Non-destructive evaluation techniques can offer viable diagnostic and prognostic routes to mitigating failures in engineered structures such as bridges, buildings and vehicles. However, existing techniques have significant drawbacks, including poor spatial resolution and limited in situ capabilities. We report here a novel approach where structural advanced composites containing electrically conductive aligned carbon nanotubes (CNTs) are ohmically heated via simple electrical contacts, and damage is visualized via thermographic imaging. Damage, in the form of cracks and other discontinuities, usefully increases resistance to both electrical and thermal transport in these materials, which enables tomographic full-field damage assessment in many cases. Characteristics of the technique include the ability for real-time measurement of the damage state during loading, low-power operation (e.g. 15 °C rise at 1 W), and beyond state-of-the-art spatial resolution for sensing damage in composites. The enhanced thermographic technique is a novel and practical approach for in situ monitoring to ascertain structural health and to prevent structural failures in engineered structures such as aerospace and automotive vehicles and wind turbine blades, among others., Linda and Richard Hardy Fellowship, MIT-Spain/La Cambra de Barcelona

[ES] En julio del 2004 se ha finalizado un paso superior vehicular de 46 metros de luz en la Autovía del Cantábrico en el tramo Tamón (Carreño) - Otur (Luarca) en el sub-tramo Vegarrozadas-Soto del Barco, muy próximo al Aeropuerto de Asturias. La peculiaridad de esta obra es que su estructura resistente está formada íntegramente por materiales compuestos. Este paso superior ha sido el resultado del proyecto Iberoeka “Pumacom”, iniciado en el año 2003. Un aspecto fundamental en el desarrollo de esta obra ha sido la resolución de las vigas del puente,fabricadas en fibra de carbono/epoxi sobre un bloque de poliuretano. Otro de los desafíos de mayor interés desde el punto de vista de los materiales consistía en la unión entre las vigas en carbono/epoxi y poliuretano con el tablero realizado en hormigón con un armado muy ligero formado por barras de diámetro 16 mm separadas cada 20 cm. El material seleccionado para los conectores de ambos elementos estructurales fue un material compuesto de fibra de vidrio AR fabricado mediante pultrusión., [EN] In july 2004 a 46 metres length bridge was placed at the Cantábrico Highway between Tamón (Carreño) - Otur (Luarca) that place is located near Asturias airport. This particular bridge has been manufactured mainly with composite materials. This bridge is the final result of an Iberoeka “Pumacom” funded project launched at the beginning of 2003. An innovative issue was the beams of the structure totally manufactured with epoxy/carbon fibre laminated on polyurethane preforms. Another very interesting challenge considered in this project is the joint between longitudinal bridge beams and the supporting platform made of light mortar and steel rods. Joints and connectors were made of AR galls fiber pultruded profiles.

[ES] Un aspecto relevante dentro del proyecto de un puenterealizado en materiales compuestos es el estudio de losconectores. El caso mas frecuente de puente en materialescompuestos es aquel que presenta un tablero de materialescompuestos soportado por vigas metalicas o de hormigonarmado. En este trabajo se analizaran los tipos deconectores mas utilizados en este tipo de puentes Se analizaran tambien los conectores utilizados en elKing Stormwater Channel Bridge, donde ademas deltablero en fibra de vidrio, se fabricaron las vigas en fibrasde carbono rellenas de hormigon. En este articulo se propondran varios tipos de conectoresy se presentaran los resultados experimentales correspondientesal ensayo de “push-out” de varios prototipos condiferentes geometrias. Tras evaluar los resultados, se determinara el mas idoneopara su implantacion en el Paso Superior de la Autovia delCantabrico, de 46 metros de luz y que presenta las vigasen fibra de carbono y los conectores de vidrio AR., [EN] One highly relevant aspect in composite material bridge desing is the study of the shear connectors to be used. Composite material bridges most commonly comprise a composite deck resting on steel or reinforced concrete girders. This article analyzes the connectors most frequently used in such bridges. It also reviews the connectors used in the King Stormwater Channel Bridge, whose fibreglass deck is supported by girders made of concrete-filled carbon fibre girders. The paper advances proposals for several types of connectors and discusses the results of push-out test run on a number of prototypes with different geometries. The results are analyzed to identify the optimum model for the “Autovía del Cantábrico” Overpass, with its 46-m span, carbon fibre girders and AR glass shear connectors.

[ES] El vidrio AR y su presentación en forma de fibras de refuerzo, fue diseñado para ser inerte a los álcalis de los cementos. Por este motivo se viene utilizando desde hace varias décadas como refuerzo de morteros y hormigones en forma de fibra corta. El ensimaje que estas fibras de vidrio de refuerzo A R presentaba en su origen no era compatible con resinas de tipo sintéticas, por lo que el refuerzo era exclusivo para cementos y hormigones fuera cual fuera la aplicación, formato o proceso productivo. Recientemente, gracias al desarrollo específico de ensimajes especiales acordes a las fibras de vidrio AR ha aparecido la misma tipología de vidrio AR como refuerzo en forma de fibra continua compatible con resinas sintéticas, lo cual abre el espectro de las aplicaciones estructurales del material compuesto fibra de vidrio con matriz orgánica como refuerzo dentro del hormigón. En este artículo se van a estudiar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos de fibra de vidrio AR. Primeramente se estudiará el comportamiento de este tipo de fibra bajo una solicitación de corrosión bajo tensión. Se comparará su pérdida de masa frente a las fibras de vidrio tipo E, C y sin boro. A continuación se describirán los ensayos mecánicos de flexión 3 puntos y viga corta llevados a cabo con laminados fibra de vidrio AR/poliéster con objeto de determinar su módulo de Young y sus resistencias tanto a flexión como a cortadura interlaminar. Se compararán los resultados de estos ensayos con los obtenidos para el material compuesto de fibra de vidrio E/poliéster y se analizará su utilización como material estructural en el ámbito de la construcción., [EN] The AR glass reinforcement fibres were designed to resist the alkalis from the concrete. This is the main reason for its utilisation as a short-fibre-reinforcement of mortar and concrete for the last decades. Originally, the AR glass fibre sizing was not compatible with synthetic resins, so that this type of reinforcement was applied exclusively to mortar and concrete matrices. Recently, due to the developments of sizing, which are compatible with synthetic resins, the AR- glass fibres may be used as reinforcement of organic matrix composite materials, broadening the range of structural applications. The mechanical properties of AR glass fibre and organic matrix composite materials will be studied in this paper. First, the behaviour of this material under stress corrosion will be analysed. Their mass loss will be compared to E, C, and boron free glass fibres. Second, an experimental study dealing with 3P test bending and short beam ofAR glass fibre/polyester will de described with the goal of obtaining their Young modulus and tensile and interlaminar shear strengths. Finally, these experimental results will be compared to E glass fibre/polyester and several conclusions about their structural applications will be drawn.

Optima laminate configurations for laminated rectangular plates under transverse and buckling loads are investigated. Laminate thickness and fiber orientation are treated as design variables, the thickness laminate being variable along the plate. A fully stressed iterative procedure and a quadratic failure criterion have been applied in order to get the minimum weight plate using strength as a design criterion. A finite element method accounting for in- plane and interlaminar stresses has been used. Results for thin and thick plates, different boundary conditions and some types of loading are shown. Keywords: Stress loads; Strength; Structural properties; Composite materials; Optimization; Finite elements.