E2 Arquitectura del Refuerzo

Tópico

El refuerzo de este compuesto puede disponerse geométricamente de distintas maneras, y es ese tipo de arquitectura del refuerzo —continuo, corto, o laminado— el que determina, en este modelo, el factor de eficiencia de orientación, según describe el factor de Krenchel. Que las fibras del refuerzo estén dispuestas de manera continua y alineada, en lugar de dispuestas de forma corta y dispersa, o apiladas en capas con distintas orientaciones, hace que ese tipo de arquitectura determine, de entrada, cuánta eficiencia tiene el refuerzo para transmitir su rigidez en una dirección de carga determinada.

Ese factor de eficiencia de orientación cuantifica, precisamente, qué fracción de la rigidez que aportaría cada fibra individual, si estuviera perfectamente alineada con la dirección de carga, efectivamente se aprovecha según cómo esté orientada esa fibra dentro de la arquitectura del refuerzo. Que las fibras estén alineadas exactamente con la dirección de carga hace que este factor de eficiencia de orientación alcance su valor máximo; que las fibras estén orientadas de manera aleatoria, o en ángulo respecto de esa dirección de carga, hace que este factor de eficiencia de orientación sea menor.

Ese mismo factor de eficiencia de orientación es el que determina, a su vez, la fracción de fibra efectiva en la dirección de carga: la fracción de fibra que realmente cuenta, a efectos de reforzar al compuesto en esa dirección, después de descontar la ineficiencia que introduce la arquitectura del refuerzo. Que el factor de eficiencia de orientación sea mayor hace que esta fracción de fibra efectiva se acerque más a la fracción de fibra nominal del compuesto; que el factor de eficiencia de orientación sea menor, hace que esta fracción de fibra efectiva quede muy por debajo de esa fracción nominal.

Esa fracción de fibra efectiva en la dirección de carga es, finalmente, la que determina el módulo del laminado cuasi-isótropo —un laminado apilado con suficientes orientaciones distintas como para que sus propiedades, en el plano, se aproximen a las de un material isótropo, aunque cada capa individual siga siendo anisótropa—. Que la fracción de fibra efectiva sea mayor hace que el módulo de ese laminado cuasi-isótropo sea mayor; que la fracción de fibra efectiva sea menor, hace que ese módulo sea menor.

Por eso este modelo, con la arquitectura del refuerzo con la que se abrió, modula la transferencia de propiedades que usa otro modelo de este conjunto, el que describe las propiedades elásticas efectivas del compuesto. Que las propiedades intrínsecas de la matriz y del refuerzo, ya establecidas en otro modelo distinto de este conjunto, no se transfieran directamente a esas propiedades elásticas efectivas hace que deban filtrarse antes por el factor de eficiencia de orientación y la fracción de fibra efectiva que este modelo determina a partir de la arquitectura del refuerzo.

ID:4407