A5 Microfisuración Térmica por Desajuste de CTE

Tópico

Durante el enfriamiento posterior al curado de este laminado, el desajuste entre el coeficiente de expansión térmica de la fibra y el de la matriz —ya establecido en otro modelo de este conjunto, el que describe las propiedades térmicas efectivas y la anisotropía de ese coeficiente— genera un esfuerzo residual dentro de la matriz: a medida que la temperatura baja desde la temperatura de curado hasta la temperatura ambiente, la fibra y la matriz intentan contraerse cada una a su propio ritmo, pero como están unidas entre sí, la que tiende a contraerse más queda restringida por la que tiende a contraerse menos. Que ese desajuste entre ambos coeficientes de expansión térmica exista hace que esa restricción mutua genere, dentro de la matriz, un esfuerzo residual que no existiría si ambos materiales se contrajeran al mismo ritmo.

Ese esfuerzo residual en la matriz produce, sobre todo en las capas transversales del laminado, una determinada densidad de microgrietas: en esas capas transversales, las fibras están orientadas de manera que ya no refuerzan a la matriz en la misma dirección en la que actúa el esfuerzo residual, y por eso es la matriz, sin ese refuerzo, la que absorbe directamente ese esfuerzo. Que el esfuerzo residual en la matriz sea mayor hace que la densidad de microgrietas en esas capas transversales sea, en consecuencia, mayor; que el esfuerzo residual sea menor, hace que esa densidad de microgrietas sea menor.

Ese mismo esfuerzo residual, además de producir esta densidad de microgrietas, cumple el criterio de iniciación de microgrieta en el momento preciso en que supera un determinado umbral: que el esfuerzo residual en la matriz supere ese umbral hace que se inicie una microgrieta puntual; que el esfuerzo residual se mantenga por debajo de ese umbral, hace que la matriz permanezca sin iniciar ninguna microgrieta nueva, aunque ya acumule esfuerzo residual.

Por eso este modelo, con el desajuste del coeficiente de expansión térmica entre fibra y matriz con el que se abrió, depende directamente de otro modelo de este conjunto, el que describe las propiedades térmicas efectivas y la anisotropía de ese mismo coeficiente. Que ese desajuste, heredado de ese otro modelo, aparezca durante el enfriamiento posterior al curado hace que se genere el esfuerzo residual en la matriz, y que ese mismo esfuerzo residual determine, a la vez, la densidad de microgrietas en las capas transversales del laminado y si se cumple, o no, el criterio de iniciación de una nueva microgrieta.

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