Efecto de las tensiones residuales de curado en los despegues entre fibra y matriz
Abstract
Se presenta un estudio numérico basado en el Método de le los Elementos de Contorno, del efecto de las tensiones residuales debidas al curado de la matriz sobre la propagación de grietas de interfase entre las fibras y la matriz, cuando el material es cargado transversalmente a las fibras. Se analiza una configuración de una celda b ásica del material y otra de otra única, más apta para posibles ensayos experimentales. Las propiedades de los materiales corresponden a fibra de vidrio y matriz epoxy.
Full text
MATERIALES COMPUESTOS 95. 83 EFECTO DE LAS TENSIONES RESIDUALES DE CURADO EN LOS DESPEGUES ENTRE FIBRA Y MATRIZ del Caño, J.C.'; Paris,F.' ' Dpto. Resistencia de Materiales y Estructuras. ETS Ingenieros lndus1riales de Valladolid. Paseo del Cauce s/n. 47011 Valladolid. Trno: 983-423:\86. Fax: 983-423:11 O Dpto. Mednica ele Medios Continuos. ETS Ingenieros Industriales de Sevilla. /\v. l{eina Mercedes s/ n. 41 O 12 Sevilla. Trno: 95-4557001. Fax: 95-219888 Resumen: Se presenta un estudio numérico. -hasaclo en el Método ele los Elementos ele Contorno-, del efecto ele las tensiones residuales debidas al curado ele la matriz sobre la propagación ele grielas ele inlerrase entre las rihras y la matri7.. cuando el material es cargado transversalmente a las ribras. Se analin1 una conriguraci<Ín ele una celda básica clel material. y otra ele rihra única, más apta para posihles ensayos experimentales. Las propiedades ele los materiales corresponden a ribra de vidrio y matriz epoxy. Abstract: A nurnerical stucly. -basecl 011 thc Bounclary Element Method-, analyzing the cllect of residual stresses resulting from the matrix curi11g proccss on the propagation of fiber-matrix interface cracks is presentecl. Remole loacling acting transversely to the fiber clirection is assurnecl. Two conrigurations are analy1.ecl: a basic cell configuration and a single fiber one, the last one being beuer suitecl ror possible cxperimentation. The considered properties or the materia Is corresponcl to glass fibers ancl epoxy matrix. 1.- PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA El proceso de fabricación ele materiales compuestos rcl'orzaclos con fibra incluye la transición ele fase líquida a fase sólida del material ele la matri7.. transición denominada proceso ele curado. Durante este curado se produce una contracción en volumen ele la matriz, que conduce a un estado de tensiones residuales más o menos i mportantc en el material, tal como indican Zhu & Achcnbach 1991. entre otros muchos autores. En general se admite que el valor ele la contracción ele curado ele la matriz toma valores entre el 1 % y el 2% (Hull 1987, cap. 2). dcpcnelicnclo del tipo ele matri7.. ele si el curado se realiza o no a temperatura ambiente, etc. En este trabajo se investiga el posible erecto de las tensiones residuales ele curado en la propagación ele grietas ele elcspcguc en la interrasc entre la rihra y la matriz cuanclo actúan tracciones transversalmente a las rihras. Estas condiciones ele carga son particu larmente desfavorables para el material, y se producen frecuentemente por motivos bien conocidos. Como indica la figura la. realizaremos una 111oclcli1.ación ele clos fases