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PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA TENACIDAD INTRÍNSECA DE POLÍMEROS.

DESCRIPCIÓN

La tenacidad de fractura intrínseca en modo I se obtiene cuando se genera una grieta natural con una longitud determinada y de radio el más pequeño posible. Para materiales metálicos se suele someter la probeta con entalla natural a cargas de fatiga y generar así una grieta fina. Este método puede también ser utilizado para materiales poliméricos, sin embargo su aplicación en estos materiales presenta dificultades derivadas de: i) el uso de cargas cíclicas de fatiga induce una disipación viscoelástica o viscoplástica en el entorno de la entalla, que produce finalmente una modificación del comportamiento mecánico del polímero; ii) Inestabilidad en el crecimiento de la grieta de fatiga; iii) Necesidad de utilizar frecuencias muy bajas (<4Hz en algunos polímeros) para evitar calentamiento por histéresis. En polímeros es posible producir grietas iniciales suficientemente finas mediante y en ocasiones requieren una entalla mecánica previa, pero en materiales poliméricos se debe tener ciertas habilidades y mucha perseverancia, sobre todo si se trata de polímeros frágiles o con alguna plasticidad localizada. Además, se requiere mucho cuidado para evitar una grieta demasiado larga o añadir tensiones residuales al sistema. Si no se controlan bien todos estos aspectos en la generación de dicha grieta fina, puede darse un sobredimensionamiento de la tenacidad de fractura.

Frente a este problema, la presente invención propone un procedimiento alternativo para estimar la tenacidad intrínseca de polímeros mediante la ‘extrapolación’ del valor de tenacidad correspondientes a los diversos radios de entalla hasta la tenacidad intrínseca (tenacidad mínima) correspondiente a un radio de entalla agudo (cuasi-cero).El presente procedimiento consta de cuatro etapas: i) Generación de probetas con entallas de diferentes radios fáciles de generar;  ii) Obtención experimental de la tenacidad para diferentes

radios de entalla; (iii) Calibración y validación de un modelo de zona cohesiva viscoplástico que nos permite obtener numéricamente la tenacidad; y por último iv) Predicción de la tenacidad de fractura intrínseca para un radio de grieta agudo (cuasi-cero).

USO Y APLICACIONES

El procedimiento objeto de la presente invención se ha empleado utilizando una resina epoxi de uso aeronáutico. Tiene un alto potencial de aplicación, pues la tenacidad de fractura, sobre todo en modo I y a distintas velocidades de carga tienen una gran importancia a la hora de diseñar elementos estructurales.

VENTAJAS

  • La principal ventaja del procedimiento propuesto reside en que mediante su empleo es posible estimar la tenacidad intrínseca de polímeros, partiendo de varios radios de entalla fáciles de mecanizar.
  • Establece un mayor nivel de seguridad en el cálculo de la tenacidad, la cual es muy sensible a la manera de generar entallas agudas y las consecuencias de un sobredimensionamiento de este parámetro pueden ser desastrosas.

AUTORES

DANIEL ARAUJO GAY, DERY TORRES URIONA, RAFAEL ESTEVEZ, MARIA DEL PILAR VILLAR CASTRO.

PALABRAS CLAVE

Procedimiento, medición, estimación, tenacidad, fractura, intrínseca, polímero, método, grieta, radio.