Esfuerzo deformacion de un material compuesto polimeros

Curva tensión-deformación de un compuesto reforzado con fibras

Los polímeros impresos presentan una amplia gama de comportamientos de tensión-deformación, como se muestra en la figura siguiente. El polímero frágil (curva roja) se deforma elásticamente y se fractura antes de deformarse plásticamente. La curva azul es un polímero plástico y es similar a las curvas de muchos metales. Su comportamiento comienza en la región de deformación elástica lineal. Cuando la curva pasa de la deformación elástica a la plástica, suele haber un pico de tensión. En el caso de los materiales poliméricos, este pico de tensión se identifica como el límite elástico. A medida que el material se estira más, se produce la fractura. El valor de la tensión cuando se produce la fractura se define como la resistencia a la tracción para los materiales poliméricos. La resistencia a la tracción puede ser mayor, igual o menor que el límite elástico. La curva verde corresponde a una clase de polímeros conocidos como elastómeros. Estos materiales presentan una elasticidad similar a la del caucho y vuelven a su forma original a menos que se extiendan hasta el punto de fractura.

Aunque algunas de las curvas de tensión-deformación de los polímeros pueden parecerse a las de los metales, los polímeros son mecánicamente diferentes a los metales (o la cerámica). Un polímero altamente elástico puede estirarse más de 10 veces la longitud original antes de romperse, mientras que un metal puede estirarse elásticamente un 10% de la longitud original y puede estirarse plásticamente hasta el doble de la longitud original antes de alcanzar su punto de fractura. Como se ve en la figura siguiente, los valores de módulo elástico más grandes de los polímeros están muy por debajo de los valores de la cerámica y los metales.

Propiedades de los materiales compuestos pdf

La tensión es la fuerza aplicada a una determinada área de la sección transversal que tiende a deformar el objeto. Un término importante que hay que conocer es la tensión de ingeniería, o tensión nominal, que difiere de la tensión real en su aproximación al área de la sección transversal real utilizando el área de la sección transversal original.

Lo único que hay que saber por ahora es que la curva de tensión de ingeniería representa una disminución de la pendiente del gráfico de tensión frente a la deformación, lo que indica una subestimación de la verdadera relación tensión-deformación.

La tensión de tracción es la tensión aplicada que estira el objeto en la dirección paralela al eje.  La tensión de compresión es la tensión aplicada que comprime el objeto en la dirección paralela al eje. La tensión de cizallamiento es la tensión aplicada que provoca una deformación en la dirección paralela al área de la sección transversal.

Compuestos poliméricos pdf

ResumenLas propiedades mecánicas de la mayoría de los materiales varían con la velocidad de carga y este efecto es particularmente evidente en los polímeros. Cuando se consideran los efectos de la velocidad de carga en un material, y no en una estructura, es habitual cuantificar la velocidad de carga en términos de velocidad de deformación, que puede visualizarse convenientemente como el número de veces que una muestra aumenta su propia longitud en un segundo. Las velocidades de deformación de interés varían desde las muy bajas ~ 10-5 s-1, que representan las velocidades más bajas alcanzables en los bancos de ensayo de compresión/tracción estándar (aunque en los ensayos de fluencia se alcanzan velocidades aún más bajas), hasta ~ 104 s-1, que representan las velocidades más altas alcanzables en los equipos de ensayo de alta velocidad estándar (véase la barra de Hopkinson). Se pueden alcanzar tasas aún más altas utilizando técnicas de impacto de alambre explosivo y de placas. El aumento de la velocidad de deformación tiene el efecto de aumentar tanto el módulo como el límite elástico y la tensión de flujo de un polímero. Los aumentos de la tensión de fluencia (y de la tensión de fluencia a una determinada deformación) que se han notificado son del orden de 1 a 6 MPa por década de velocidad de deformación para velocidades de 10-3 a 103 s-1 y el aumento es casi independiente de la deformación hasta deformaciones de ~ 0,3. Los valores típicos para una selección de polímeros se enumeran a continuación en unidades de MPa por década de aumento de la velocidad de deformación.Palabras claveEstas palabras clave fueron añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que mejore el algoritmo de aprendizaje.

Fórmula de la resistencia a la tracción de los materiales compuestos

ConclusionesLas curvas de tensión-deformación de los materiales compuestos poliméricos con cargas dispersas se describen con una precisión del 5% mediante una fórmula sencilla que contiene dos parámetros fácilmente determinables, con un significado claramente físico. Estos parámetros están estrechamente relacionados con la morfología del composite y el grado de interacción de las partículas de relleno con la matriz, por lo que son útiles para una descripción cuantitativa de las propiedades mecánicas y otras propiedades físicas de los composites rellenos. Así, mediante el uso de uno de los parámetros del diagrama tensión-deformación -el coeficiente de heterogeneidad- se puede determinar fácilmente y de forma inequívoca la conductividad térmica del composite y su dependencia del grado de relleno.

Mech Compos Mater 28, 304-309 (1993). https://doi.org/10.1007/BF00616155Download citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard

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