Materiales Compuestos

TEMA 2 CAPÍTULO 9 MATERIALES COMPUESTOS

CAPÍTULO IX. MATERIALES COMPUESTOS 9.1 INTRODUCCIÓN 9.2 MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS 9.2.1 Influencia de la longitud de la fibra 9.2.2 Influencia de la orientación y colocación de las fibras 9.3 MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 9.4 MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA (MMC´s) 9.4.1 MMC reforzados con fibras continuas 9.4.2MMC reforzados con partículas y fibras cortas

9.5 MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CERÁMICA (CMC´s) 9.5.1 CMC´s reforzados con fibra continua 9.5.2 CMC´s con refuerzo discontinuo (fibras, partículas o whiskers)

- Materiales Compuestos o Composites son materiales constituidos por: o dos o más materiales con formas o composiciones diferentes con la intención de compensar las propiedadesnegativas de ambos y potenciar las positivas. o material matriz que estará reforzado por otro material al que denominaremos refuerzo.

- Podremos clasificar los materiales compuestos en función:  del material que forma la matriz  del tipo de refuerzo.

- Los refuerzos normalmente suelen ser: o fibras o partículas, dando lugar a dos familias fundamentales: o los enfibrados o y los particulares.Por el tipo de matriz se clasifican en:  matrices poliméricas, metálicas o cerámicas

y va a ser la matriz la que de el carácter al material.

Tres grandes familias de materiales compuestos: o Materiales compuestos de matriz Polimérica (FRP´s) o Materiales Compuestos de matriz metálica (MMC´s) o Materiales Compuestos de matriz Cerámica (CMC´s)

¿ Qué es lo que ocurre cuando reforzamos unmaterial con otro?,

El caso más común es el refuerzo de un material con fibras de otro diferente.

9.2 MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS - Generalmente lo que se busca con este tipo de compuestos es conseguir materiales que presenten una elevada resistencia y rigidez junto con una baja densidad. - Ingenierilmente estas propiedades se y expresan mediante dos que

parámetros:Resistencia

específica

módulo

específico,

corresponden con las relaciones entre resistencia a tracción y densidad por un lado , y la relación modulo de elasticidad y densidad por otro. A su vez, estos materiales compuestos reforzados con fibras se subclasifican dependiendo del tamaño de las mismas

9.2.1 Influencia de la longitud de la fibra Si examinamos los esfuerzos que se presentanen los extremos de una fibra hipotética embebida en una matriz como se muestra en la figura 8.1, los esfuerzos de tensión en la fibra disminuyen desde el esfuerzo nominal de la fibra (fnom) hasta 0 en el extremo de la fibra, ya que en el extremo no hay transmisión de carga desde la matriz.

Matriz





Figura 9.1. Distribución de esfuerzos en la matriz y la fibra.

Fibra

- Elesfuerzo cortante en la interfase matriz-refuerzo se incrementa desde un valor correspondiente al esfuerzo cortante nominal () hasta un valor máximo cerca del extremo de la fibra. - La parte de la fibra en la que se presenta este proceso se denomina lc/2, y representa la longitud de fibra que es inefectiva con relación a la tensión a la que está sometido el material, ya que los esfuerzos que soportala porción del extremo de la fibra son menores que los esfuerzos nominales (fnom). Puesto que cualquier fibra tiene dos extremos, una fibra de refuerzo deberá de ser más larga que lc para poder ser efectiva.

- Dicho de otra manera, las fibras discontinuas en un compuesto deben ser mayores que lc si se quiere maximizar la capacidad de carga de dicho compuesto.

Aunque existen muchos factoresque afectan estos esfuerzos, como son la forma de las fibras, la geometría de los extremos, los módulos elásticos y de cortante respectivos de la fibra y la matriz y la resistencia de la interfase matriz-refuerzo,

- la longitud crítica de fibra se puede expresar de la siguiente manera: lc =

 f .d lc  2 c
Donde: - d: Diámetro de la fibra - f: Resistencia a tracción de la fibra - c:...