extracción de fibra

Uno de los mecanismos de falla en materiales compuestos reforzados con fibras.

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

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

dónde

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

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

La figura es un ejemplo de cómo se ve una superficie de fractura de este material. Las fuertes fibras forman puentes sobre las grietas antes de que fallen con alargamientos de alrededor del 0,7% y, por lo tanto, evitan la rotura frágil del material al 0,05%, especialmente en condiciones de choque térmico . ^{[5] [ página necesaria ]} Esto permite utilizar este tipo de cerámicas para escudos térmicos aplicados para el reingreso de vehículos espaciales , para frenos de disco y componentes de cojinetes deslizantes .

Referencias

1. WJ Cantwell, J Morton (1991). "La resistencia al impacto de los materiales compuestos: una revisión". Composicion . 22 (5): 347–62. doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V.
2. Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. "Ingeniería y Tecnología de Fabricación". Edición internacional. 4ta edición. Prentice Hall, Inc. 2001. ISBN 0-13-017440-8 
3. PWR Beaumont. "Mecanismos de fractura en composites fibrosos". Mecánica de fracturas, 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". Composicion . 22 (5): 347–62. doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V.
4. V. Bheemreddy y col. "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, págs. 663-676, 2013.
5. W. Krenkel, ed.: Compuestos de matriz cerámica , Wiley-VCH, Weinheim, 2008, doi :10.1002/9783527622412 ISBN 978-3-527-31361-7