D4 Microscopía de Fractografía

Tópico

Este modelo analiza, después de que el laminado ya falló, la superficie de fractura que dejó esa falla, con el propósito de identificar cuál fue el mecanismo dominante que la produjo. Que ese análisis se haga después de la falla, y no durante ella, hace que se lo llame un análisis post-mortem, realizado mediante microscopía electrónica de barrido sobre esa misma superficie de fractura.

Esa microscopía electrónica de barrido de la superficie de fractura es la que identifica cuál de estos mecanismos dominó la falla del laminado: el pull-out, en el que la fibra se extrae de la matriz dejando un hueco vacío en su lugar; el debonding, en el que la fibra se separa limpiamente de la matriz sin llegar a romperse; la rotura de fibra, en la que la propia fibra rompe dejando una superficie de fractura plana; o la deflexión de grieta, en la que la grieta se desvía alrededor de las fibras en lugar de atravesarlas en línea recta. Que cada uno de estos mecanismos deje, en la superficie de fractura, una marca distinta hace que esta microscopía pueda distinguir cuál de ellos dominó la falla con solo observar esa superficie.

Cuando el mecanismo dominante identificado es el pull-out, este modelo mide, además, la longitud media de pull-out sobre la superficie de fractura: la longitud de fibra que queda expuesta, extraída de la matriz, antes de que la fibra se hubiera roto en lugar de seguir deslizándose fuera de ella. Que esa longitud media de pull-out medida coincida con la longitud crítica teórica de fibra —el largo por debajo del cual una fibra se extrae en vez de romperse, ya establecido en otro modelo de este conjunto, el que describe la interfase entre fibra y matriz— es lo que verifica experimentalmente esa longitud crítica teórica; que ambas longitudes difieran de manera apreciable, hace que ese otro modelo deba revisarse.

El conteo estereológico, por su parte, es el que determina qué fracción del área total de la superficie de fractura corresponde a cada uno de estos mecanismos: superponiendo una grilla sobre la superficie de fractura y contando, en cada punto de esa grilla, con qué mecanismo coincide, se obtiene la proporción del área fracturada que corresponde al pull-out, al debonding, a la rotura de fibra y a la deflexión de grieta. Que cada punto de esa grilla se cuente según el mecanismo con el que coincide hace que la suma de esos conteos entregue, directamente, la fracción de área fracturada por cada modo. Este modelo reutiliza, para este conteo, el mismo método de conteo estereológico que ya emplea, con el mismo propósito, el modelo equivalente para metales.

Por eso este modelo, con el análisis fractográfico con el que se abrió, hace que sus resultados sirvan de verificación cruzada para otros dos modelos de este conjunto: la longitud media de pull-out que mide, comparada con la longitud crítica teórica, verifica el modelo que describe la interfase entre fibra y matriz, y la fracción de área fracturada por cada mecanismo, que determina el conteo estereológico, verifica el modelo que describe los mecanismos de tenacificación del laminado.

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