E3 Interfase Matriz-Refuerzo

Tópico

La calidad de la unión entre la matriz y el refuerzo de este compuesto es lo que determina, en este modelo, qué tan bien se transfiere la carga entre ambos constituyentes, y esa calidad de unión se mide a través de la resistencia al corte interfacial. Que esta resistencia al corte interfacial sea mayor o menor hace que, según el modelo de Kelly-Tyson, la longitud crítica de fibra resultante también lo sea.

Cuando este compuesto está cargado, la carga se transfiere desde la matriz hacia cada fibra de refuerzo a través de un esfuerzo de corte que actúa a lo largo de la interfaz entre ambas, en toda la longitud embebida de esa fibra: cuanto más larga es la porción de fibra sobre la que actúa ese esfuerzo de corte, más carga logra transferirse hacia el interior de la fibra. Que la resistencia al corte interfacial sea mayor hace que esa transferencia de carga sea más eficiente por unidad de longitud, y que la longitud crítica de fibra necesaria para transferir toda la carga que la fibra puede soportar sea, en consecuencia, menor; que la resistencia al corte interfacial sea menor, hace que se necesite una longitud crítica de fibra mayor para lograr esa misma transferencia completa.

Que la longitud de una fibra determinada sea mayor o igual a esa longitud crítica de fibra habilita la condición de fibra larga: la fibra alcanza, en su tramo central, el esfuerzo de tracción máximo que es capaz de soportar, antes incluso de que la interfaz llegue a fallar en sus extremos, y por eso esa fibra transfiere completamente la carga que le corresponde. Que esta condición de fibra larga se cumpla hace que la fibra se comporte, a efectos de reforzar al compuesto, como si fuera continua.

Que la longitud de una fibra sea menor que esa misma longitud crítica de fibra, en cambio, produce el efecto opuesto: la fibra se queda sin longitud suficiente para acumular, a través del esfuerzo de corte interfacial, la carga necesaria para alcanzar su esfuerzo de tracción máximo, y en consecuencia se produce debonding antes de que la fibra llegue a romperse. Que esta fibra sea más corta que la longitud crítica hace que la unión entre esa fibra y la matriz falle antes de que la fibra misma agote su capacidad de carga.

Por eso este modelo, con la resistencia al corte interfacial y la longitud crítica de fibra con las que se abrió, se relaciona con otro modelo de este conjunto, el que describe el mecanismo físico de shear-lag que gobierna, en detalle, esa misma transferencia de carga entre matriz y fibra. Que este modelo prediga una longitud crítica de fibra determinada hace que otro modelo distinto de este conjunto pueda verificarla experimentalmente, comparando la longitud media de pull-out que se observa en la superficie de fractura con esa misma longitud crítica de fibra.

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