Anisotropiaren eragina makurdura-saiakuntzetan

Anisotropiaren eragina ikertu nahirik, material konpositeen portaera aztertzen dabil Faustino Mujika Gipuzkoako Foru Aldundiak lagundutako proiektu batean. Donostiako Industri Ingeniaritza Teknikorako Unibertsitate Eskolan, ebakidura-moduluaren inguruko emaitza interesgarriak lortu ditu.

Material anisotropikoak norabidearen arabera beraien propietateak aldatzen dituzten materialak dira. Zuntz luzez irmotutako material konpositeak anisotropoak dira, zuntzen norabidean (0º) propietate mekaniko altuenak eta zuntzekiko elkarzuta den norabidean (90º) propietate baxuenak azaltzen baitira. Tarteko orientazioetan, propietate mekanikoak angeluarekiko aldakorrak dira. Materialen oinarrizko ebakidura-propietateak neurtzeko, zuntz orientatuak dituzten laginekin makurdura-saiakuntzak egin ditu Faustinok.

Makurdura-saiakuntzak egiteko metodo sinplea erabili du, hau da, konposite-lagina bi euskarriren gainean jarri eta ondoren erdian indar bat aplikatu. Indar maximoak zenbatekoa izan behar duen kalkulatzeko, lehenik konpositearen ebakidura erresistentzia aztertzen da. Hau da, laginetan indar ezberdinak aplikatzen dira haustura eragiten duen indar txikiena topatu arte. Horren herena edo gutxiago balio duen indarra izan da makurdurako saiakuntzetan aplikatutakoa.

Makurdura eta bihurdura

Makurdura-saiakuntzetan, lagina aldeetako ertz batean pausatzen da eta beste ertza altxa egiten da bihurduraren eraginez.

Argazkiak: F. Mujika Garitano

Lagina bi euskarriren gainean jarrita dagoenez, indarra aplikatzean makurdura fenomenoa gertatzen da, hau da, laginak U itxura hartzen du. Nabarmentzekoa da, ordea, makurduraz gain bihurdura fenomenoa ere gertatzen dela. Lagina laukizuzena izanik, pausatuta dagoen aldeko ertz bat altxa egiten da eta alde bereko beste ertzak jasaten du indar guztia. Beste aldean fenomeno bera gertatzen da, baina kontrako ertzean. Horrela, lagina diagonalean dauden bi ertzetan altxatzen da eta beste bietan pausatzen da soilik (ikus irudia).

Ebakidura-modulua

Konpositeen portaera mekanikoa definitzeko 9 konstante elastiko behar dira. Kalkuluen sinplifikazioaren ondorioz, ordea, lau bakarrik hartzen dira kontuan: E_L, E_T, ν_LT eta G_LT edo ebakidura-modulua.

E_L, E_T eta ν_LT neurtzeko prozedurak finkatuta daude, baina ebakidura-moduluaren balioa kalkulatzea da arazoa. Neurtzeko metodo desberdinak badaude ere, emaitzak asko aldatzen dira metodoaren arabera. Gainera, metodo horiek guztiek sinpleak ez diren saiakuntza-prozedurak dituzte.

Materialaren propietate elastikoak zuntzen norabidearen eta lehen aipatutako lau konstante elastikoen baitakoak dira. Saiakuntzen bidez, aplikatutako indarra eta aplikazio-puntuaren desplazamendua neurtzen dira eta, ondoren, beste hiru konstanteen balioak jakinik, ekuazio teorikotik G_LT aska daiteke.

Faustinok 15º, 30º, 45º, 60º eta 75º-ko zuntzeko laginak erabiliz egin dituen kondizio ezberdineko 50 saiakuntzetan emaitza beretsuak lortu ditu ebakidura-moduluarentzat. Gainera, 75º-ko norabideko laginen altxamenduak 0 izan behar luke teorikoki, eta esperimentalki ere emaitza bera lortu du. Habe konpositeen teoria klasikoak ez du bihurduraren eragina kontuan hartzen, baina egindako lanaren arabera bihurdurak garrantzi handia duela ikusi da.

Lehen, saiakuntza konplikatuak eta interpretazio sinpleak erabiliz lortzen zen ebakidura-modulua; orain, saiakuntza sinplea eta interpretazio teoriko berri sakonagoa eginez lortu da.