Análisis del ensayo de fragmentación mediante el método de los elementos de contorno

Abstract

El ensayo de fragmentación se emplea para la caracterización de la tenacidad a fractura de la interfase entre la fibra y la matriz en materiales compuestos. Con este ensayo se pretende conseguir el crecimiento estable de una grieta a lo largo de la interfase en una probeta que contiene una única fibra embebida en la matriz polimérica. Para obtener valores de la tenacidad de la interfase, a partir de los resultados del ensayo, es usual emplear soluciones semi-analíticas del estado tensional en el entorno del vértice de la grieta. Dichas soluciones se suelen obtener a partir de hipótesis simplificativas. El objetivo de este estudio es la obtención de una solución numérica precisa del estado tensional existente en la probeta durante la realización del ensayo. Para conseguir este objetivo, es necesario tener en cuenta las tensiones residuales existentes en la probeta, debidas al enfriamiento desde la temperatura de curado hasta la temperatura ambiente, e incluir en el análisis un algoritmo que permita modelar el contacto entre la fibra y la matriz a lo largo de la grieta de interfase. Debido a todo ello, se ha empleado el Método de los Elementos de Contorno para realizar el análisis, ya que, al utilizar como variables primarias las tensiones y desplazamientos en el contorno, se facilita en gran medida la imposición de las condiciones de contacto y el empleo de una discretización del modelo lo suficientemente fina como para calcular con exactitud la solución asintótica en el entorno del vértice de la grieta.