Micromechanical modelling of metal matrix composites reinforced with continuous fibres

Abstract

La tesis esta enfocada en estudiar el comportamiento mecánico de los materiales compuestos de matriz metálica (cobre y aleaciones de cobre), reforzado con fibra larga, cuando estos se encuentran sometidos a cargas complejas como carga térmica y carga mecánica cíclica. La intercara tiene una influencia importante en el comportamiento mecánico de los materiales compuestos. Para modelizar la intercara, se emplearon elementos cohesivos en la intercara entre la fibra y la matriz. Los valores utilizados en la modelización de la intercara fueron obtenidos a través de ensayos de ¿push-out¿, los cuales fueron realizados en el Max-Planck Institute for Plasma Physic dentro del proyecto ExtreMat. Dichos datos fueron introducidos en los elementos cohesivos que tiene incorporado el software de elementos finitos de ABAQUS. Otro importante factor en el comportamiento de los materials compuestos, es el fenómeno de fluencia lenta (creep) que experimenta el material cuando se encuentra a alta temperatura. Es por ello, que se ha incluido una ley potencial para describir dicho comportamiento en el cobre. Además, el trabajo también incluye la modelización del comportamiento del material compuesto sometido a carga cíclica y temperatura constante. Para este análisis, se han empleado dos modelos de viscoplasticidad. El primero de ellos es el modelo desarrollado por Chaboche, y el segundo, es un modelo viscoplastico unificado, el cual considera que no hay separación entre la parte plastica y la parte de fluencia lenta (creep) dentro de la ecuación consitutiva. El modelo viscoplastico utilizado es el propuesto por Artz y col., y está basado en el desarrollo de Chaboche para el endurecimiento cinemático así como también en el endurecimiento isotrópico introducido por Lemaitre. Los modelos viscoplastico unificados son utilizados para mejorar la descripción del comportamiento del material cuando experimentan cargas termo-mecánicas. La capacidad del modelo mencionado para describir dicho comportamiento, es demostrada en el cobre puro y en dos aleaciones de cobre. Posteriormente, el modelo se emplea en la simulación de los materiales compuestos con carga cíclica a temperaturas constantes.