Patrones y mecanismos de fractura en los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras

Rodríguez Vázquez, Carlos Alfonso (2013) Patrones y mecanismos de fractura en los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El objetivo de esta investigación es el de aportar un estudio documental y experimental acerca de los patrones y mecanismos de fractura característicos de los materiales compuestos. Los materiales a utilizar para esta investigación fueron resinas poliéster y epóxica como matrices de los compuestos y fibras de vidrio y carbono como los refuerzos. Se fabricaron probetas con base en las normas ASTM D790 Y D3039 para fracturarlas en tensión y flexión, las probetas fabricadas se realizaron con un 30% en peso de fibras en la matriz y fueron fracturadas a temperatura ambiente, posteriormente se realizó el estudio fractográfico mediante Microscopía Electrónica de Barrido. Para conocer a fondo los patrones y mecanismos de fractura también se realizaron fracturas en tensión y flexión a la resina poliéster en su estado puro, es decir, sin sus refuerzos. Para la resina poliéster se utilizó un 3-4% en peso de catalizador para su endurecimiento, posteriormente se fabricaron las probetas para fracturarlas en tensión, los patrones de fractura presentados fueron: patrones de río, fracturas radiales y clivaje en etapas. Posteriormente cuando se introdujo el refuerzo (fibra de vidrio) se fracturaron las probetas en flexión, los patrones de fractura identificados en las probetas mediante fractografía fueron: la delaminación causado por el mecanismo de fractura “debonding”, una interfase deficiente entre la fibra y la matriz, patrones de fracturas radiales en las fibras causado por un mecanismo de esfuerzos de tensión, así como también microbuckling, un patrón característico causado por un mecanismo de esfuerzos de compresión. De igual manera las resinas epóxicas reforzadas con fibra de vidrio o carbono presentaron los mismos patrones y mecanismos de fractura. Por último, se pudo concluir que estos patrones y mecanismos se presentan en todas las probetas fracturadas; sin embargo, surge la pregunta ¿Cuándo es más probable que se presente cierto patrón de fractura?, es decir, ¿Cuándo será delaminación causado por debonding? y ¿Cuándo será fractura de la fibra?, la delaminación ocurrirá 11 siempre y cuando la interfase entre la fibra y la matriz sea débil, en cambio si la interfase presenta buena adhesión se presentaran mecanismos de fractura en las fibras.

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