Estudio experimental de la Influencia del radio de las inclusiones en la resistencia de materiales compuestos reforzados con partículas

Abstract

El objetivo principal de este trabajo es la comprobación de la existencia o no de un efecto del tamaño de las partículas que refuerzan un material compuesto en la tensión de rotura del mismo. Con este fin, se han fabricado y ensayado probetas de resina en cuyo interior se encuentra encapsulada una única partícula esférica. El primer bloque de nuestro estudio se ha centrado en la elección de los materiales de matriz y esfera, así como la búsqueda de un método de fabricación adecuado a las características del problema bajo análisis. Una vez optimizado el proceso, se ha procedido a la fabricación en serie y el ensayo de probetas con esferas de distintos tamaños. Durante estos ensayos se ha verificado, mediante el uso una cámara de alta velocidad, que el despegue de la interfase matriz-esfera se produce en uno de los polos de esta última, debido a que estos puntos son concentradores de tensiones. Posteriormente se ha realizado un tratamiento e interpretación de los resultados obtenidos, que hemos usado para verificar la existencia del efecto de tamaño. Finalmente, se ha empleado un modelo teórico basado en un criterio acoplado tensional-energético para corroborar los resultados obtenidos experimentalmente. Las conclusiones alcanzadas son comparadas con las encontradas en la literatura.

The main goal of this project is to verify the existence of a size effect of the particles that reinforce a composite material on the tensile strength of such material. To achieve this, resin specimens with a single embedded particle are manufactured and tested. The first section of our study revolves around the choice of the best materials for the matrix and the particle, as well as the design of a manufacturing process that is adequate for the physical properties of the problem being analyzed. Once the process is optimized, specimens with different sized spheres are series-produced and tested. During these tests, it is verified, using a high-speed camera, that the debonding of the matrix-sphere interface occurs at one of the poles of such a sphere, as these points act as stress concentrators. The results obtained are subsequently be processed and interpreted, allowing us to verify the presence of a size effect. Finally, a theoretical model based on a coupled stress-energy criterion is employed to verify the results obtained through the experiments. The conclusions reached are compared with those obtained in the literature.