Teoría de mezclas para el estudio de los materiales compuestos: Matriz reforzada con fibras largas y cortas

S. OLLER; E. CAR

Análisis y cálculo de estructuras de materiales compuestos

CIMNE

Año: 2002; p. 145 - 186

Los materiales compuestos están formados por diferentes tipos de sustancias inorgánicas u orgánicas. Su estado de equilibrio atómico depende de ligaduras interatómicas de distintos tipos dando lugar a materiales amorfos o cristalinos. Las características mecánicas de los materiales compuestos dependen de sus propiedades intrínsecas: estructura macroscópica, tipo de ligadura, estructura cristalina, etc. También influyen en el comportamiento de estos materiales sus propiedades extrínsecas: características del proceso de fabricación, tamaño de microporos y distribución de los mismos, microfisuras, estados tensionales iniciales, etc. Desde el punto de vista de la simulación del comportamiento constitutivo sólo se puede contribuir en estudios que conduzcan a mejorar las propiedades extrínsecas del compuesto. Cada una de las sustancias componentes que integran el compuesto condi- cionan con su propia ley constitutiva el comportamiento del conjunto en función de la proporción del volumen en que participan y de su distribución morfológica en el compuesto. Existen diversas teorías que permiten simular el comportamiento constitutivo de los materiales compuestos. Una de ellas es la Teoría de Mezclas, que se considera adecuada para la simulación del comportamiento de materia- les compuestos en régimen lineal y con ciertas modificaciones permite simular, también, el comportamiento una vez superado el límite de proporcionalidad del material. Por otro lado, esta teoría establece que los materiales componentes, que coexisten en un punto del sólido deben tener la misma deformación. Esta hipótesis plantea una fuerte limitación de la teoría de mezclas para ser utilizada en los compuestos, por lo tanto es necesario formular una modificación para extender su validez a compuestos en los cuales ocurren movimientos relativos entre los componentes. En éste capítulo se aborda la solución de este problema a través de dos técnicas: la primera basada en una modificación de la ecuación de compatibilidad y una segunda técnica alternativa basada en la modificación de las propiedades de los componentes, limitando su participación hasta el límite de la transmisión de tensiones a través de las interfaces de contacto entre los componentes.