Repositorio
Institucional

Vicuna, Cristian

Acoustic Emission-Based Method for IFSS Characterization in Single-Fiber Fragmentation Tests

MDPI

APPLIED SCIENCES-BASEL

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Carbon fiber-reinforced polymers (CFRP) are widely used composite materials in structural applications, where their mechanical performance is significantly influenced by interfacial shear strength (IFSS). The single fiber fragmentation test (SFFT) is a common technique for characterizing IFSS, but its reliance on optical microscopy makes it time-consuming and impractical for opaque matrices. This study presents an alternative methodology based on acoustic emission (AE) analysis, enabling the estimation of fragment lengths through statistical modeling. The AE technique captures the energy released during fiber fragmentation, represented as AE bursts, whose accurate detection is crucial. A signal-processing approach based on progressive simplification enhances burst detection. To refine the estimation of fragment lengths, a gamma distribution is fitted to experimental data, accounting for observed asymmetry in optical measurements. Results indicate that this approach achieves an IFSS determination error of 14.16% at a 95% confidence level. This study demonstrates the feasibility of using AE for IFSS characterization in SFFT and contributes to future research on AE applications in composite materials.Los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) son materiales compuestos ampliamente utilizados en aplicaciones estructurales, donde su rendimiento mecánico se ve significativamente influenciado por la resistencia al corte interfacial (IFSS). La prueba de fragmentación de fibra única (SFFT) es una técnica común para caracterizar la IFSS, pero su dependencia de la microscopía óptica la hace lenta e impráctica para matrices opacas. Este estudio presenta una metodología alternativa basada en el análisis de emisión acústica (EA), que permite estimar las longitudes de los fragmentos mediante modelado estadístico. La técnica de EA captura la energía liberada durante la fragmentación de la fibra, representada como ráfagas de EA, cuya detección precisa es crucial. Un enfoque de procesamiento de señales basado en la simplificación progresiva mejora la detección de ráfagas. Para refinar la estimación de las longitudes de los fragmentos, se ajusta una distribución gamma a los datos experimentales, teniendo en cuenta la asimetría observada en las mediciones ópticas. Los resultados indican que este enfoque logra un error de determinación de la IFSS del 14,16 % con un nivel de confianza del 95 %. Este estudio demuestra la viabilidad del uso de la emisión acústica (EA) para la caracterización de la tensión superficial interfacial (IFSS) en la prueba de campo de fuerza corta (SFFT) y contribuye a futuras investigaciones sobre aplicaciones de la EA en materiales compuestos.

artículo original

carbon fiber

interface characterization

single fiber fragmentation test

acoustic emissions

burst detection

10.3390/app15084517

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CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITES

INTERFACIAL ADHESION

MECHANICAL-PROPERTIES

FRACTURE

SURFACE

RESIN

CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITES

INTERFACIAL ADHESION

MECHANICAL-PROPERTIES

FRACTURE

SURFACE

RESIN

Compuestos (Laminados, Plásticos Reforzados, Fibras Sintéticas y Naturales)

Ingeniería de los Materiales

Acústica

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verde

acceso abierto

acceso abierto

WOS:001474682800001

Acoustic Emission-Based Method for IFSS Characterization in Single-Fiber Fragmentation Tests

artículo original

MDPI

APPLIED SCIENCES-BASEL

Chemistry, Multidisciplinary

Engineering, Multidisciplinary

Materials Science, Multidisciplinary

Physics, Applied

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