Ing. de los materiales

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Características de los Materiales Compuestos Reforzados con Fibras

Al diseñar un material compuesto por fibras se deben tomar en consideración muchos factores, incluyendo longitud, diámetro,orientación, cantidad, así como las propiedades de la matriz y la unión entre ambas.

Longitud y Diámetro de las Fibras

La longitud de las fibras puede variar; sus dimensiones se caracterizan enfunción de la relación de forma l/d, donde l es la longitud de la fibra y d su diámetro.

Las fibras comunes tienen un diámetro que varia desde 10 hasta 150 micrómetros.

La resistencia del materialcompuesto se mejora cuando la relación de forma es grande.Las fibras se fracturan por defectos superficiales, pero al hacer los diámetros lo menor posible, entonces se reduce el área superficial y enconsecuencia menos defectos.

Los extremos de una fibra soportan menos carga, por eso mientras menos extremos tenga mayor será la capacidad de absorción de carga.

En muchos sistemas reforzados confibra, se utilizan fibras discontinuas con una relación de forma superior al de cierto valor crítico para llegar a un término medio aceptable entre facilidad de proceso y propiedades.

Se puedecalcular una longitud crítica de la fibra lc para cualquier diámetro de fibra d dada:

lc =TSd/2ti

TS es la resistencia de la fibra y ti esta relacionada con la resistencia de la unión entre fibra ymatriz.Si la longitud de la fibra l es menor a lc se observará poco efecto de refuerzo; si l es mas larga que aproximadamente 15lc la fibra se comportará casi como si fuera continua.

La resistenciade material compuesta se puede estimar a partir de:

rc = ffTS(1-lc/2l) + fmrm

Donde rm es el esfuerzo que se ejerce sobre la matriz cuando las fibras se rompen.

Cantidad de Fibras

Unafracción volumétrica mayor de fibras incrementa la resistencia y rigidez del material compuesto.

Sin embargo, la fracción volumétrica máxima es de aproximadamente 80%, más allá de la cual las fibras...
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