Mecánica de los Materiales Compuestos I

Aplicaciones de los Materiales compuestos en Ingeniería

Miguel Renato Manco Rivera

Material Compuesto

• Nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales.

• Aplicaciones prácticas reducidas por algunos factores que aumentan mucho su coste.

Mecánica de Materiales Compuestos I Introducción

• Creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.

Material Compuesto

Definición:Son aquellos materiales que:

• Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.

• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes .

Mecánica de Materiales Compuestos I Definición

Material Compuesto

Estructura

• Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.

• Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la responsable de laspropiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material.

Mecánica de Materiales Compuestos I Estructura

Material Compuesto

Clasificación:

•Materiales Compuestos reforzados con partículas.

•Materiales Compuestos reforzados con fibras.

•Materiales compuestos estructurales.

Mecánica de Materiales Compuestos I Clasificación

Material Compuesto Reforzado con Partículas

Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

Mecánica de Materiales Compuestos I Clasificación

Material Compuesto reforzado con fibras

Agente reforzante: proporciona al material su fuerza a tracción.

Matriz: transfiere la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión.

Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Reforzado con fibra

Material Compuesto Estructural

Están formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich.

Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Estructural

Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas marcadamente anisótropas.

Material Compuesto EstructuralLos paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia,, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.

Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Estructural

Material Compuesto - Ejemplos

• Plásticos reforzados con fibra:• Clasificados por el tipo de fibra:

• Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa)

• Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP

Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos

• Plástico reforzado de fibra de vidrio o GFRP

Material Compuesto - Ejemplos

• Plásticos reforzados con fibra:• Clasificados por la matriz:

• Termoplásticos reforzados por fibra larga.• Termoplásticos tejidos de vidrio.• Compuestos termoformados o termoestables.

• Compuestos de matriz metálica o MMCs:• Cermet (cerámica y metal).• Fundición blanca.

• Metal duro (carburo en matriz metálica)• Laminado metal-intermetal.

• Compuestos de matriz cerámica:• Hormigón/Concreto• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)• Adobe (barro y paja)• Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico• Madreperla o nácar• Concreto asfáltico

Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos

Material Compuesto - Ejemplos

• Compuestos de matriz metálica o MMCs:• Cermet (cerámica y metal).• Fundición blanca.• Metal duro (carburo en matriz metálica)• Laminado metal-intermetal.• Compuestos de matriz cerámica:• Hormigón/Concreto• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)• Adobe (barro y paja)• Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico• Madreperla o nácar• Concreto asfáltico

Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos

Material Compuesto EstructuralLos paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia,, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.

Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Estructural