M4 Mecanismos de endurecimento

Tópico

Durante a propagação de trincas através deste compósito fibroso, existem dois mecanismos de dissipação de energia exclusivos deste tipo de material que não existem em uma matriz não reforçada: arrancamento de fibras e ponteamento de fibras. O fato de ambos os mecanismos dependerem da presença de fibras dentro da matriz significa que nenhum deles pode ocorrer em um material que não seja reforçado com elas. Discutiremos primeiro o arrancamento de fibras.

O arrancamento de fibras ocorre quando, à medida que a trinca se propaga através da matriz, ela deixa para trás fibras que já se separaram dela, mas permanecem embutidas em seus próprios vazios. Conforme as faces da trinca continuam a se separar, essas fibras são arrancadas de seus vazios, e o atrito entre a superfície da fibra e a matriz circundante, durante esse arrancamento, dissipa energia. Esse atrito dissipa energia durante o arrancamento, que é precisamente o que confere ao compósito sua tenacidade ao arrancamento.

O ponteamento de fibras, por outro lado, ocorre quando uma fibra permanece atravessando a trinca, ainda presa à matriz em ambos os lados dessa trinca, em vez de já ter se separado dela como no arrancamento de fibras. Enquanto a trinca continua a se alargar, essa fibra continua a suportar carga transversalmente a ela, resistindo à separação adicional das duas faces da trinca. O fato de essa fibra continuar a suportar carga à medida que a trinca se alarga significa que a ponte de fibra também dissipa energia, contribuindo, neste caso, para a tenacidade de ponte do compósito.

Como o arrancamento e a ponte de fibra dissipam energia por meio de mecanismos diferentes e aproximadamente independentes um do outro, a tenacidade ao arrancamento e a tenacidade à ponte são somadas para formar a tenacidade geral do compósito. Essa tenacidade geral do compósito, que combina as contribuições de ambos os mecanismos, excede em muito a tenacidade que a matriz sozinha teria, sem qualquer reforço de fibra fornecendo arrancamento ou ponte.

Portanto, este modelo, com seus padrões de arrancamento e ponte de fibra, é verificado por outro modelo neste conjunto, aquele que descreve a análise fractográfica da superfície de fratura. O fato de este modelo identificar diretamente, nessa mesma superfície, o arrancamento de fibras descrito por ele permite também reconhecer, nas fibras que permanecem atravessando a fissura antes de se romperem ou serem completamente arrancadas, evidências da ponte de fibras descrita por este modelo.

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