Resumen de Mecanismos de endurecimiento en el vidrio reforzado con plaquetas. Implementación numérica del criterio acoplado: Aproximación asintótica de ajuste: 5 th Iberian conference on structural integrity

S. Jiménez Alfaro, Dominique Leguillon

• español

  La resistencia a la fractura del vidrio puede aumentarse introduciendo un segundo elemento de refuerzo, es decir, un constituyente secundario con alta rigidez, resistencia y/o ductilidad, implementado en forma de fibras, plaquetas o partículas. En estos materiales compuestos aparecen diferentes mecanismos de endurecimiento. Un ejemplo es el compuesto de plaquetas de vidrio de borosilicato/Al2O3, ampliamente utilizado en la industria por ser ecológico y de bajo coste. El objetivo de este trabajo es analizar la respuesta que aporta el Criterio Acoplado (CC) considerando este tipo de materiales. En el marco de la Mecánica de Fractura Finita, el CC une dos condiciones para que la nucleación de una grieta: una condición de energía y otra de tensión, en función de la tasa de liberación de energía crítica y de la resistencia del material. Para este estudio se aplica una aproximación asintótica denominada “Match Asymptotics” (MA), asumiendo que las dimensiones de la plaqueta son pequeñas en comparación con la probeta. Se confirma que la interfaz entre la matriz y la plaqueta es fuerte. Además, se supone que una grieta preexistente incide en la plaqueta. Se estudia la influencia de diferentes parámetros, como el tamaño de la plaqueta, diversas inclinaciones y posiciones de la grieta preexistente.

  Nuestro objetivo es determinar el mecanismo de fallo predominante entre un amplio abanico de posibilidades, como un desprendimiento de la interfaz entre la plaqueta y la matriz en el extremo, una desviación de la grieta preexistente inicial a lo largo de la interfaz, una penetración de la grieta en la plaqueta, o un salto de la grieta hacia la matriz, sin penetración en la plaqueta.

• English

  The fracture toughness of the glass can be increased introducing a reinforcing second element, i.e., a secondar constituent with high modulus, strength and/or ductility, implemented in the form of fibers, whiskers, platelets, or particulates. In such composites different toughening mechanisms appear. An example is the borosilicate glass/Al2O3 platelet composite, widely used in the industry for being environmentally friendly and low-cost. The aim of this work is to analyze the answer brought by the Coupled Criterion (CC) considering this kind of materials. In the framework of Finite Fracture Mechanics, the CC joins two conditions for a crack to be nucleated: an energy and a stress condition, depending on the critical energy release rate and the strength of the material. For this study a Matched Asymptotic approach is applied, the platelet being small compared to the specimen. The interface between the matrix and the platelet is confirmed to be strong.

  Moreover, a preexisting crack is assumed to impinge the platelet. We study the influence of different parameters, such the size of the platelet, various inclinations and positions of the preexisting crack. Our objective is to determine the predominant failure mechanism among a wide range of possibilities, such as a debonding of the interface between the platelet and the matrix at the end of the platelet, a deviation of the initial preexisting crack along the interface, a penetration of the crack in the platelet, or a crack jump into the matrix, with no penetration in the platelet. The toughening influence of the platelet is then derived.