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Microfisuración Térmica por Desajuste de CTE

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Durante el enfriamiento post-curado, el desajuste de coeficiente de expansión térmica entre fibra y matriz (E5) genera microgrietas en la matriz, especialmente en capas transversales de laminados multidireccionales.

ID:('ky', 1652)


Esfuerzo residual matriz

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$\sigma_m=\frac{E_m\Delta\alpha\Delta T}{1-\nu_m}$

$ u_m$
Coeficiente de Poisson matriz
$1$
$Deltaalpha$
Desajuste de expansión térmica
$1/K$
$Delta T$
Enfriamiento acumulado
$K$
$sigma_m$
Esfuerzo residual en matriz
$Pa$
$E_m$
Módulo elástico de matriz
$Pa$



ID:('gm', 14438)


Esfuerzo con relajación

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$\sigma_{eff}=\sigma_m(1-R_{relax})$

$R_{relax}$
Relajación viscoelástica relativa
$1$
$sigma_{eff}$
Esfuerzo residual efectivo
$Pa$
$sigma_m$
Esfuerzo residual en matriz
$Pa$



ID:('gm', 14439)


Densidad de microgrietas

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$\rho_{crack}=C\frac{\sigma_{eff}^2h_{ply}}{G_{IC,m}}$

$\r ho_{crack}$
Densidad de microgrietas
$1/m$
$sigma_{eff}$
Esfuerzo residual efectivo
$Pa$
$G_{IC,m}$
Tenacidad de matriz modo I
$J/m²$
$h_{ply}$
Espesor de capa transversal
$m$
$C$
Constante empírica de microfisuración
$1/Pa$



ID:('gm', 14440)


Criterio de iniciación

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$\sigma_{eff}\ge\sigma_{crit}\Rightarrow\text{microfisura}$

$mu_{crack}$
Indicador de microfisuración
$1$
$sigma_{eff}$
Esfuerzo residual efectivo
$Pa$
$sigma_{crit}$
Umbral crítico de microfisura
$Pa$



ID:('gm', 14441)


Enfriamiento temporal

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$T(t+\Delta t)=T(t)-\dot T_{cool}\Delta t$

$T$
Temperatura instantánea
$K$
$dot T_{cool}$
Velocidad de enfriamiento
$K/s$
$Delta t$
Paso temporal
$s$



ID:('gm', 14442)


Salto térmico

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$\Delta T=T_{cure}-T$

$Delta T$
Enfriamiento acumulado
$K$
$T$
Temperatura instantánea
$K$
$T_{cure}$
Temperatura post-curado
$K$



ID:('gm', 14443)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile