Extracción de fibra

Uno de los mecanismos de fallo en materiales compuestos reforzados con 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 delaminación , agrietamiento de la matriz intralaminar, división longitudinal de la matriz, desprendimiento de la fibra/matriz y fractura de la fibra. ^[1] La causa del desprendimiento y delaminación de las fibras es una unión débil. ^[2]

Trabajos de desprendimiento, ^[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 desprendida
• ${\displaystyle E_{f}}$¿Es el módulo de la fibra?

En el material compuesto de matriz cerámica este mecanismo no es un mecanismo de fallo, pero es esencial para su tenacidad a la fractura , ^[4] que es varios factores superior a la de la cerámica convencional .

La figura es un ejemplo de cómo se ve una superficie de fractura de este material. Las fibras fuertes forman puentes sobre las grietas antes de que fallen en elongaciones de alrededor del 0,7%, y así evitan la ruptura frágil del material al 0,05%, especialmente en condiciones de choque térmico . ^{[5] [ página necesaria ]} Esto permite utilizar este tipo de cerámica para escudos térmicos aplicados para la reentrada 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". Composites . 22 (5): 347–62. doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V.
2. Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. "Ingeniería y tecnología de fabricación". 6.ª edición. Prentice Hall, Inc. 2009, pág. 223. ISBN 0136081681 
3. PWR Beaumont. "Mecanismos de fractura en materiales compuestos fibrosos". Mecánica de la 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 del desprendimiento de fibras en compuestos cerámicos reforzados con fibra continua 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