materiales compuestos

7/17/2019 materiales compuestos

http://slidepdf.com/reader/full/materiales-compuestos-568eee97c1f88 1/36

Materiales compuestos



Material compuesto



Características

• Las características del material compuesto se “construyen” en función de

las necesidades de diseño.• Las propiedades mecánicas pueden ser “personalizadas” según la

aplicación.• De esta forma se seleccionan las materias primas y la proporción

adecuada.• Es necesario conocer las propiedades de la matriz y del refuerzo.

3



Clasifcación según la matriz



Clasifcación de losreuerzos



Fibras



• Posibilidad de diseñar el material junto con la estructura.

Anisotropa



Mecánica de materiales compuestos

Regla de mezclas

• Suposiciones

• nión perfecta entre fi!ra"matriz• El espacio entre fi!ras es uniforme•

Los constituyentes siguen la ley de #oo$e %elasticidad lineal&• El compuesto esta li!re de poros




Regla de mezclas

ρ c = v

f ρ f + '− v f ( ) ρ m

• Densidad




Regla de mezclas

E cL

= v f E f + '− v f ( )E m

• (ódulo elástico efecti)o longitudinal

f

L

Lf

L

Lf v

E

E

F

F =

• *racción de fuerza en las fi!ras




Regla de mezclas

E c

T = E f E m

'− v f ( )E f + v

f E

m

• (ódulo elástico efecti)o trans)ersal




Regla de mezclas

ν cLT

= ν f v f + '− v f ( )ν m

• +oeficiente de ,oisson

ν cTL

= ν cLT E

c

T

E c

L = ν f v f +ν mv m( )E

f E

m

E mv f +E

f v m( )E

f v f +E

mv m( )




Regla de mezclas

• (ódulo de corte efecti)o trans)ersal

Gc

LT = Gf Gm

'− v f

( )G

f + v

f G

m




Regla de mezclas

• *órmulas me-oradas %#alpin sai&

E c

T = E m

'+ξ

E f E

m( )−'

E f E

m( )+'

v f

'−

E f E

m( )−'

E f E

m( )+'

v f

ξ = /




Regla de mezclas

• *órmulas me-oradas %#alpin sai&

Gc

LT =Gm

'+ξ

Gf G

m( )−'

Gf G

m( )+'

v f

'−

Gf G

m( )−'

Gf G

m( )+'

v f

ξ = '




Regla de mezclas

• E-emplo. +álculo de las propiedades mecánicas de una lámina de fi!ra de )idrio

unidireccional con resina epó0ica. +onsiderar )olumen de fi!ra del 123

Datos de la fibra

(ódulo elástico %E&4 56777 (,a

+oeficiente de ,oisson4 78//

Densidad % ρ f&4 /82 g"cm6

Datos de la resina

(ódulo elástico %E&4 6777 (,a

+oeficiente de ,oisson4 7869

Densidad % ρ f&4 '8' g"cm6




Regla de mezclas


unidireccional con resina epó0ica

+álculo de densidad

ρ c = v f ρ f + '− v f ( ) ρ m

ref.4 '8:; g"cm6

ρ c = 7812 × /82 + '− 7812( )'8'= '8:;g cm6




Regla de mezclas



+álculo de módulo elástico efecti)o longitudinal

E cL

= 7812× 56+ '− 7812( )6 = ;/8/GPa

E cL = v f E f + '− v f ( )E m

ref.4 ;7<,a )f=7811




Regla de mezclas



+álculo de módulo elástico efecti)o trans)ersal. *orma '

E c

T =

E f E

m

'− v f ( )E f + v

f E

m

E c

T =

56× 6

'− 7812( )× 56+ 7812 × 6= 281GPa

ref.4 982<,a )f=7811




Regla de mezclas



+álculo de módulo elástico efecti)o trans)ersal. *orma /

E c

T = E m

'+ξ E

f E

m( )−'

E f E

m( )+'

v f

'−E

f E

m( )−'

E f E

m( )+'

v f

E c

T = 6

'+ / × /;86 −'/;86 +'

7812

'−/;86 −'

/;86 +'

7812

= 6'+'87;

'− 781/

= 6 × ;8/1 = '/89GPa

ref.4 982<,a )f=7811




Regla de mezclas



+álculo de módulo de corte efecti)o. *orma '

ref.4 689<,a )f=7811

Gc

LT =G

f G

m

'− v f

( )Gf + v

f G

m

Gf =E

f

/ '+ν ( )= 56/ '+ 78//( )= /:8:GPa

Gm =

E m

/ '+ν ( )=6

/ '+ 7869( )= '8'GPa

Gc

LT =/:8: ×'8'

'− 7812( )× /:8: + 7812 × '8'= /8;GPa




Regla de mezclas



+álculo de módulo de corte efecti)o. *orma /

Gc

LT =Gm

'+ξ Gf Gm( )−'

Gf G

m( )+'

v f

'−G

f G

m( )−'

Gf G

m( )+'

v f

ref.4 689<,a )f=7811

Gc

LT = '8''+ 781/

'− 781/

= '8'× 68/ = 681GPa




Regla de mezclas



+álculo de módulo de coeficiente de ,oisson

ref.4 78/9 )f=7811

ν

c

LT = v f ν

f + '− v

f ( )ν m = 7812 × 78// + '− 7812( )× 7869 = 78/:

ν c

TL = ν c

LT E

c

T

E c

L = 78/: ×

'/89

;/8/= 787: ref.4 7872 )f=7811




Regla de mezclas



,ropiedades de la lámina %asumiendo fracción de )olumen de fi!ra 7812&

ref.4 78/9 )f=7811 ν

c

LT = 78/:

ν

c

TL= 787: ref.4 7872 )f=7811

ρ c = '8:;g cm6

E

c

L = ;/8/GPa

E

c

T = '/89GPa

ref.4 ;7<,a )f=7811

ref.4 982<,a )f=7811

Gc

LT

= 681GPa ref.4 689<,a )f=7811



Aplicaciones materiales compuestos



!"aluación•

#ealizar una tabla resumen de propiedadesmec$nicas de nanocompuestos de matrizepó%ica & realizar una discusión a partir de losresultados de las propiedades encontrados.

•

Propiedades• 'racción( Modulo el$stico )!*+ !suerzo de ,uencia &-o

#esistencias a la tracción )ma%*.

• Fractura( Factor de intensidad de esuerzos )/ 0C*+ !nergacritica de iniciación )1ic*.

• 1rupos de 2 personas

• Feca de entrega mi4rcoles 5 de 6ulio astalas 57(88 en la ofcina 339



!"aluación

• Matriz base( #esina epó%ica.

• :anopartculas( ;ariadas.

• Propiedades( !+ &-o ma%+ / 0C+ 10C

• <iscusión de los resultados.

• Cada datos debe ser presentado consu respecti"a reerencia. – olo reerencias cientfcas

• e re=uiere un mnimo de 28reerencias+ las cuales ser$n re"isadas.



#eerencias•

>>>.sciencedirect.com• ttp(--pro%&.bib.udec.cl-login?url@t

tp(-->>>.sciencedirect.com-

http://www.sciencedirect.com/

http://proxy.bib.udec.cl/login?url=http://www.sciencedirect.com/






http://www.sciencedirect.com/

materiales compuestos

Documents

Transcript of materiales compuestos