E1 Constituintes: Matriz e Reforço

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Este compósito é constituído por dois componentes, a matriz e o reforço, e as frações volumétricas e as propriedades intrínsecas de cada um são as entradas básicas deste modelo. A combinação da matriz e do reforço significa que suas frações volumétricas são definidas por um equilíbrio conjunto: a fração volumétrica da matriz e a fração volumétrica do reforço juntas equivalem ao volume total do compósito, portanto, conhecer uma das duas frações é suficiente para obter a outra por diferença.

Esta fração volumétrica de cada componente também pode ser convertida em sua fração mássica correspondente e vice-versa: como a massa de cada componente é o produto de seu volume e sua densidade, conhecer a densidade da matriz e a densidade do reforço nos permite converter da fração volumétrica de cada uma para sua fração mássica, ou da fração mássica de volta para a fração volumétrica. Conhecer a densidade de cada componente torna essa conversão possível em ambas as direções.

Essa mesma fração volumétrica, juntamente com as densidades de fase da matriz e do reforço, também determina a densidade do compósito completo, de acordo com a regra das misturas: a densidade do compósito é a média da densidade da matriz e da densidade do reforço, cada uma ponderada por sua respectiva fração volumétrica. Uma fração volumétrica maior do reforço, quando este é mais denso que a matriz, resulta em uma densidade maior do compósito completo; uma fração volumétrica menor do reforço resulta em uma densidade mais próxima à da matriz sozinha.

O reforço neste compósito, além de sua fração volumétrica e densidade, possui sua própria geometria, que caracteriza sua relação de aspecto: a razão entre seu comprimento e sua espessura ou diâmetro. Uma alta relação de aspecto resulta em um reforço com a forma de uma fibra longa e contínua; uma baixa relação de aspecto resulta em um reforço com a forma de uma partícula curta ou uma fibra fragmentada.

Portanto, este modelo, com sua matriz e reforço iniciais, serve como entrada para outros dois modelos neste conjunto: um que descreve as propriedades elásticas efetivas do compósito e outro que descreve suas propriedades térmicas efetivas. O fato de as frações volumétricas, a densidade do compósito e a relação de aspecto do reforço serem estabelecidas aqui permite que esses outros dois modelos partam diretamente delas, sem a necessidade de redefini-las.

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