El grupo de investigación que dirige el profesor Federico París, Elasticidad y Resistencia de Materiales, tiene una gran experiencia en el sector de la aeronáutica. Incluso ha realizado estudios sobre los materiales compuestos fibrosos que incorporan los aviones de la NASA. Además, el quipo de científicos de la Universidad de Sevilla, ha ensayado y calificado los materiales que componen el avión AIRBUS 380.

Muchos han sido los problemas que ha tenido la NASA en los últimos años con las distintas naves lanzadas al espacio, que incluso han debido volver antes de tiempo por la separación, degradación o rotura de algún material durante su despegue. Este equipo de científicos andaluz, realiza estudios con el fin de evitar este tipo de problemas. De este modo, el grupo del profesor Paris desarrolla un proyecto de excelencia, financiado por la Consejería de Investigación, Ciencia y Empresa con 188,536 euros. El objetivo del estudio es analizar los materiales usados en los aviones, para así poder averiguar sus inconvenientes. Gracias a estas indagaciones se podrá diseñar paneles de bajo coste, resistentes y ligeros.

Según comenta el profesor París: "Aplicaremos técnicas numéricas de elementos finitos y elementos de contorno, basadas en la Mecánica de la Fractura y en el experimento de zona cohesiva, realizando paneles donde estudiaremos los problemas meso-mecánicos". Los problemas meso-mecánicos, informarán sobre la heterogeneidad y discontinuidad de los distintos laminados del material.

Ensayos para mejorar el material

Se realizarán uniones adhesivas entre materiales y se diseñará un programa de reconocimiento que, según París Carballo, “analizará la resistencia en las distintas técnicas de pegado, la influencia de los espesores en laminados, la secuencia de apilado de las placas de material compuesto, el numero de capas en los laminados, la longitud de solape y otros parámetros de carácter geométrico".

Siguiendo este estudio, se realizará un modelado numérico local de las uniones, en el cual, se seleccionará un panel 'tipo' utilizado en la industria aeronáutica. Se analizará dicho panel en régimen de post-pandeo ante cargas de compresión y de cizalla, que permitirá conocer la evolución de las uniones con la carga si el panel no sufriera daño.

"La comparación entre resultados numéricos y experimentales permitirá establecer las características necesarias para modelar con suficiente fiabilidad los mecanismos de fallo, aplicando los resultados en un panel completo para así conocer su resistencia final", comenta Federico París.

Simular la realidad

Además, con el fin de simular situaciones 'reales' se incluirá el análisis referente a la presencia de daños (fundamentalmente delaminaciones y falta de pegado) sobre la carga última del panel. "De este modo, se podrán generar fórmulas que permitan predecir el inicio del daño de un panel, en función de los parámetros que definen el estado tensional", afirma el responsable del proyecto.

Finalmente, se usará este procedimiento en modelos macroscópicos simplificados, lo que permitiría considerar estos análisis en las etapas iniciales del diseño, facilitando la creación del proyecto final y proporcionando a la empresa un medio para reducir el plazo de construcción de la aeronave, dotándola así de un alto grado de competitividad.

El uso de materiales compuestos en la fabricación de aeronaves ha revolucionado en los últimos años la aeronáutica. Por eso, este grupo de investigación sevillano ha sido respaldado por las grandes empresas aéreas, como Airbus, AEDS y SACESA, que apoyan con especial interés este proyecto, puesto que les será de gran utilidad para la fabricación de paneles rígidos utilizados en las alas y el fuselaje de los aviones, aprovechando la capacidad de carga en régimen de post-pandeo, lo que originará diseños más eficientes en coste y peso.

Gracias a este proyecto, se conocerán con mayor profundidad los fallos propios de las uniones adhesivas y las estructuras laminares fabricadas en materiales compuestos, lo que facilitará la creación de un diseño más económico y fiable de los paneles rigidizados. Por tanto, este estudio proporciona a la empresa un criterio (aplicable incluso en etapas iniciales del diseño) que le permite aprovechar, en mayor medida y con un grado más alto de fiabilidad, el elemento. De este modo, se dota a la empresa de medios y procedimientos para optimizar y recortar los plazos de definición de los productos, base fundamental para alcanzar un alto grado de competitividad.

Más información:

Federico París Carballo

Universidad de Sevilla

Escuela de Ingenieros Superiores

Grupo de Elasticidad y Resistencia de los Materiales

Camino de los descubrimientos s/n

41092, Sevilla

Tel.:954 48 72 99 / 73 00

Email: paris@esi.us.es