Mecánica de la fractura de grietas de interfase. Aplicación al estudio del fallo entre fibras a compresión de materiales compuestos

Abstract

La Mecánica de la Fractura de Grietas de Interfase constituye una herramienta excelente para caracterizar la aparición y el desarrollo del daño en los materiales compuestos. En este trabajo se presenta una revisión de la situación actual de la Mecánica de la Fractura de Grietas de Interfase incluyendo los dos modelos existentes (abierto y de contacto), que representan el estado tensional en el entorno del fondo de la grieta. Estos conceptos se aplican, en un apartado posterior, al estudio, a nivel micromecánico, del fallo de la matriz (o entre fibras) a compresión, intentando con ello buscar una explicación para el ángulo de rotura que se observa experimentalmente a nivel macromecánico. El análisis numérico de esta aplicación es realizado con el Método de los Elementos de Contorno estudiando el origen y crecimiento de las grietas de interfase, así como su cambio de propagación hacia la matriz.

Interfacial Fracture Mechanics constitutes an excellent tool to characterize the appearance and growth of damage in Composite Materials. First, a review of the current situation of Interfacial Fracture Mechanics including the two existing models (open model and contact model) that represent the stress state at the neighbourhood of an interfacial crack tip is presented. Then, these concepts are applied to the study of the matrix/inter-fibre failure under compression at micromechanical level, aiming to find an explanation for the experimentally observed macromechanical angle of failure. The numerical analysis of this application is performed using the Boundary Element Method studying the origin and growth of the interface cracks, as well as their kinking into the matrix.