Modelització micromecànica de l’ondulació de les fibres i el seu efecte en les propietats del compòsit

Abstract

En l’actualitat, els materials compòsits són usats en molts àmbits diferents gràcies a les seves bones propietats mecàniques i a la seva lleugeresa en comparació als materials tradicionals. Estan conformats per uns reforços, els quals tenen la funció de suportar les tensions del material i una matriu que té una funció de protecció dels agents reforçants, i a més a més, transmet les tensions entre ells. En aquest projecte, els materials que s’analitzen són només els compòsits reforçats amb fibres, els quals són els més comuns i utilitzats. Durant la fabricació apareixen defectes a l’estructura del material compòsit, com poden ser: els porus, la desalineació de les fibres o l’ondulació de les fibres, els quals, teòricament, comporten la disminució de les seves propietats mecàniques, especialment a compressió. Per tant, per obtenir un disseny fiable i segur del material és necessari quantificar l’efecte dels defectes del material. En aquest estudi, només es quantifica i qualifica l’ondulació, ja que és el tipus de defecte que produeix uns canvis més severs en les propietats mecàniques efectives del compòsit. Existeixen dos tipus d’ondulació, l’ondulació de les fibres “en el pla”, quan aquesta es produeix a l’amplada del material i l’ondulació de les fibres “fora del pla”, quan aquesta es produeix en el gruix

Currently, composite materials are used in many different areas thanks to its good mechanical properties and its lightness compared to the traditional materials. They are made up of reinforcements, which have the function to bear the stresses of the material and a matrix that has a protection function reinforcing agents, and moreover, transmits the tensions between them. In that project, the materials analyzed are only fiber reinforced composites, which are the most common and used. During manufacturing, defects appear in the structure of the composite material, such as they can be: the pores, the misalignment of the fibers or the undulation of the fibers, the which, theoretically, lead to a decrease in its mechanical properties, especially in compression. Therefore, to obtain a reliable and safe design of the material it is necessary to quantify the effect of material defects. In that study, only the undulation is quantified and qualified, since it is the type of defect that produces more severe changes in the effective mechanical properties of the composite There are two types of undulation, the undulation of the fibers "in the plane", when this occurs in the width of the material and the waviness of the fibers “out of the plane”, when this occurs in the thickness