Influencia de la fricción en el estado tensional en la fibra y la interfase en el ensayo de fragmentación de fibra única

Abstract

El ensayo de fragmentación de fibra única es una técnica experimental ampliamente utilizada para la caracterización de la tenacidad a fractura de la interfase entre la fibra y la matriz en materiales compuestos. Para obtener valores de la tenacidad de la interfase se analiza 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 sometida a tracción. En el presente trabajo se muestran los resultados de un estudio numérico de la solución elástica en la probeta, realizado con el Método de los Elementos de Contorno. Este estudio se centra en determinar el efecto que tiene la presencia de fricción entre las caras de la grieta de despegue sobre las tensiones axiales en la fibra y la propagación de la grieta de despegue. En primer lugar, con respecto a las tensiones axiales en la fibra, los resultados obtenidos muestran una clara influencia de la fricción en la transferencia de carga entre la matriz y la fibra, no obstante, dicha influencia se traduce en una evolución más suave de las tensiones axiales en la zona de transferencia, siendo poco importante el efecto de la fricción sobre el tamaño de la zona de transferencia. Por tanto, la posibilidad de que se produzca una nueva rotura de la fibra en el interior de un fragmento determinado no se ve alterada por la presencia de fricción. Por el contrario, el efecto de la fricción es claramente apreciable en la propagación de la grieta de despegue, dado que la presencia de la fricción altera la solución elástica en el entorno del vértice de la grieta de despegue, provocando una reducción en la energía elástica liberada durante la propagación de la misma. Por consiguiente, la propagación de la grieta de despegue se ve retardada por la presencia de la fricción.