Extracción de fibra

El desprendimiento de fibras es uno de los mecanismos de falla en los materiales compuestos reforzados con fibras. ^{[ 1 ]} Otras formas de falla incluyen la delaminación , el agrietamiento intralaminar de la matriz, la división longitudinal de la matriz, el desprendimiento fibra/matriz y la fractura de la fibra. ^{[ 1 ]} La causa del desprendimiento de fibras y la delaminación es la unión débil. ^{[ 2 ]}

Trabajo para despegar, $W_{d}={\frac {\pi \;d^{2}\;\sigma _{f}^{2}\;l_{d}}{24\;E_{f}}}$ ^{[ 3 ]}

dónde

$d$ es el diámetro de la fibra
$\sigma _{f}^{2}$ es la resistencia a la rotura de la fibra
$l_{d}$ es la longitud de la zona despegada
$E_{f}$ es el módulo de la fibra

En el material compuesto de matriz cerámica, este mecanismo no es un mecanismo de falla, sino esencial para su tenacidad a la fractura , ^{[ 4 ]} que es varios factores superior a la de las cerámicas convencionales .

La figura muestra un ejemplo de cómo se ve la superficie de fractura de este material. Las fibras resistentes forman puentes sobre las grietas antes de que fallen a elongaciones de alrededor del 0,7 %, y así evitan la ruptura frágil del material al 0,05 %, especialmente en condiciones de choque térmico . ^{[ 5 ]} Esto permite utilizar este tipo de cerámica para escudos térmicos aplicados en la reentrada de vehículos espaciales , para frenos de disco y componentes de cojinetes deslizantes.

Referencias

1 2 WJ Cantwell, J Morton (1991). "La resistencia al impacto de los materiales compuestos: una revisión". Composites . 22 (5): 347– 62. doi : 10.1016/0010-4361(91)90549-V .
↑ Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. «Ingeniería y tecnología de la fabricación». 6.ª ed. Prentice Hall, Inc. 2009, pág. 223. ISBN 0136081681
↑ PWR Beaumont. " Mecanismos de fractura en compuestos fibrosos ". Mecánica de fractura, estado actual, perspectivas futuras. Editado por RA Smith. Pergamon Press: 1979. p211-33 en WJ Cantwell, J Morton (1991). "La resistencia al impacto de los materiales compuestos: una revisión". Composites . 22 (5): 347– 62. doi : 10.1016/0010-4361(91)90549-V .
↑ V. Bheemreddy et al. " Modelado de la extracción de fibras en compuestos cerámicos reforzados con fibras continuas utilizando el método de elementos finitos y redes neuronales artificiales ," Computational Materials Science, Vol. 79, pp.663-676, 2013.
↑ W. Krenkel, ed.: Ceramic Matrix Composites , Wiley-VCH, Weinheim, 2008, doi : 10.1002/9783527622412 ISBN 978-3-527-31361-7

[cantwell-1] 1 2 WJ Cantwell, J Morton (1991). "La resistencia al impacto de los materiales compuestos: una revisión". Composites . 22 (5): 347– 62. doi : 10.1016/0010-4361(91)90549-V .

[2] Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. «Ingeniería y tecnología de la fabricación». 6.ª ed. Prentice Hall, Inc. 2009, pág. 223. ISBN 0136081681

[3] PWR Beaumont. " Mecanismos de fractura en compuestos fibrosos ". Mecánica de fractura, estado actual, perspectivas futuras. Editado por RA Smith. Pergamon Press: 1979. p211-33 en WJ Cantwell, J Morton (1991). "La resistencia al impacto de los materiales compuestos: una revisión". Composites . 22 (5): 347– 62. doi : 10.1016/0010-4361(91)90549-V .

[4] V. Bheemreddy et al. " Modelado de la extracción de fibras en compuestos cerámicos reforzados con fibras continuas utilizando el método de elementos finitos y redes neuronales artificiales ," Computational Materials Science, Vol. 79, pp.663-676, 2013.

[5] W. Krenkel, ed.: Ceramic Matrix Composites , Wiley-VCH, Weinheim, 2008, doi : 10.1002/9783527622412 ISBN 978-3-527-31361-7

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