Sí, pero no de la misma manera que las estructuras metálicas.
Primero, la expansión / contracción por cambios térmicos causa tensión en cualquier estructura, especialmente cuando 2 metales diferentes se unen de alguna manera. La flexión dinámica debido a las cargas aerodinámicas causa un mayor estrés tanto en las articulaciones como en los metales, comúnmente llamado estrés por fatiga.
En cualquier estructura metálica, las piezas se unen mediante soldadura, pernos, remaches o unidas (pegadas). Cada método tiene sus ventajas y debilidades. El truco consiste en transferir las cargas de tensión de una parte a otra de la manera más uniforme posible dentro de los límites de tensión de las partes.
La soldadura y la unión son las que distribuyen el estrés de manera más uniforme que los pernos y remaches. Pero la soldadura causa un debilitamiento local debido al calor necesario para hacer la soldadura, por lo que la mayoría de las fracturas por tensión se producen en la línea de soldadura o cerca de ella.
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Las estructuras unidas pierden su fuerza a través del envejecimiento y la flexión constante. Su longevidad se basa más en el área bajo unión que en la adherencia del agente de unión. Esa tasa de pérdida de adhesivo relacionada con la edad se tiene en cuenta en el diseño de las piezas que se van a unir.
Los pernos y remaches necesitan un orificio en ambas partes para unirse con una varilla de metal que los mantiene unidos. Esa barra (perno o remache) puede estar en tensión y / o cizallamiento dependiendo de las 2 partes unidas, y los niveles de tensión se calculan en el diseño de las partes para dimensionar el sujetador y cuántos se necesitan. Pero la mayor debilidad de las uniones de perno / remache son los agujeros en las piezas. El estrés térmico o de flexión provoca pequeñas grietas de estrés en los orificios para irradiar hacia afuera. Si una o más grietas se extienden lo suficiente o alcanzan un borde, la parte y la articulación pierden mucha o toda su fuerza.
Los compuestos de carbono funcionan en un principio muy diferente al metal, aunque su uso en aviones todavía imita las partes metálicas. Eso está cambiando a medida que se gana experiencia.
La tela reforzada con compuesto de carbono (CCRF) utiliza filamentos de fibra de carbono (como fibra de vidrio) tejidos en láminas o cintas, o simplemente como fibras hiladas, como hilo, incrustadas en un agente adhesivo o resina y formadas en un molde para hacer la pieza. agregando capa tras capa y luego curando con calor la resina, uniéndolas para formar la parte.
Esto crea una gran parte monolítica que puede diseñarse para reemplazar múltiples partes metálicas unidas por soldadura, unión, pernos o remaches. Eso da como resultado una parte de peso mucho menor con ciertas otras ventajas sobre las partes metálicas que reemplaza. ¡No cuesta ser uno de ellos!
Esa parte CCRF se une a otras partes mediante la unión, atornillado o remachado para hacer un conjunto más grande. No puede soldar piezas CCRF. Taladrar agujeros en CCRF no debilita la pieza como en el metal. El orificio solo atraviesa relativamente pocas fibras, y ese orificio está tratado con resina o sellado para evitar la inclusión de aire. Además, los pernos / remaches usan cabezas grandes o almohadillas de carga para distribuir el esfuerzo de sujeción para no aplastar el CCRF en contacto con el perno / remache.
Las piezas de CCRF no son inmunes a las cargas de tensión térmica o de flexión, pero manejan esas cargas diferentes de los metales.
Primero, CCRF tiene tasas de expansión térmica mucho más bajas que los metales. Entonces menos estrés. De hecho, solo hay 2 materiales que tienen tasas de expansión térmica similares a CCRF, titanio y cerámica. El aluminio también es lo peor, ya que se corroe en contacto con los compuestos de carbono.
El mango CCRF se flexiona mejor que los metales ya que las fibras individuales son mucho más fuertes que el metal y la tensión se distribuye a lo largo de la fibra, mientras que en el metal la tensión tiende a ser localizada. Además, las fibras pueden orientarse para distribuir mejor las cargas de tensión a diferencia del metal. Pero el estrés de flexión todavía causa daños a los componentes CCRF. La flexión constante debilita el enlace de resina en las fibras. Esto causa delaminación, o la falla de la unión entre capas de CCRF.
Si la humedad entra en ese delam. anular la esperanza de vida de esa parte CCRF se desploma. A medida que el avión sube, la presión de aire más baja crea un poco de vacío en ese vacío. A medida que el avión desciende, ese vacío aspira el aire húmedo. El avión sube al aire muy frío. La humedad se condensa y luego se congela. La expansión helada aumenta la delaminación, que atrae más aire húmedo a medida que el avión desciende, repetidamente hasta que la parte está dañada o, en el peor de los casos, falla en el vuelo.
Independientemente de los materiales utilizados, desde madera y lino hasta metales y CCRF, la pieza está diseñada con los límites del material utilizado y su función, con suficiente margen de seguridad para proporcionar la esperanza de vida necesaria para esa parte.
Eso es lo que aprendimos de más de 100 años de investigación, pruebas y construcción de aviones que vuelan de manera segura.