Estudio Paramétrico de la Interfaz Fibra-Matriz en Compuestos Reforzados con Fibras Cortas

Abstract

En la actualidad, las cada vez mayores exigencias en las condiciones de proyecto requiere de materiales nuevos con propiedades superiores y mas económicos a la de los materiales convencionales. Cuando estos son formados por diversos materiales que interactúan física y químicamente estamos en presencia de los llamados materiales compuestos. En estos es posible introducir mejorías en las propiedades mecánicas del conjunto creando una microestructura que relacione a los materiales participantes en forma adecuada. Entre los materiales compuestos utilizados los formados por una matriz reforzada con una segunda fase de fibras tiene muchas aplicaciones en ingeniería. Específicamente la utilización de fibras cortas actuando como segunda fase, embebidas dentro de una matriz, es uno de los mecanismos más efectivos para aumentar el incremento de la tenacidad del compuesto resultante. En este caso la matriz transfiere parte de la tensión aplicada a las fibras, que resisten una porción de la carga. Para lograr que el compuesto fibra-matriz tenga un rendimiento estructural mayor que la matriz aislada, será necesario que la adherencia entre ambos materiales sea alta para evitar el arrancamiento de las fibras. Es por ello que las propiedades mecánicas del material de interface entre matriz y fibra es uno de los puntos determinantes en la correcta performance del compuesto. En este contexto en el presente trabajo se emplea una versión del método de los elementos discretos formado por barras (DEM) en el estudio paramétrico de las propiedades de la interface fibra matriz. Ensayos de pullout son simulados con diferentes leyes de adherencia entre la fibra y la matriz. Conclusiones sobre los resultados obtenidos son presentados destacándose entre ellas las posibilidades de aplicar el DEM como herramienta de análisis en este tipo de problemas.