Salas Salgado, Alexis FidelPalacios Astroza, Gustavo Manuel Ignacio2026-01-262026-01-262026https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13654Tesis presentada para optar al título profesional de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.La adhesión fibra - matriz es un factor determinante en el desempeño mecánico de los materiales compuestos, ya que gobierna la transferencia de esfuerzos entre el refuerzo y la matriz. En este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo implementar el ensayo Fiber-Bundle Pull-Out (FBPO) como técnica de caracterización interfacial a mesoescala, mediante el diseño y fabricación de un sistema experimental reproducible, con el fin de determinar la resistencia al corte interfacial (IFSS aparente) y evaluar la utilidad del método como herramienta confiable para el estudio de la adhesión fibra - matriz. Para ello, se diseñó y fabricó un sistema experimental que incluyó moldes multicavidad, probetas y dispositivos de sujeción, utilizando modelado CAD e impresión 3D, lo que permitió asegurar el control de parámetros geométricos críticos, tales como la longitud embebida y la alineación axial. El ensayo FBPO se implementó en probetas de material compuesto fabricadas con dos matrices epóxicas y dos tipos de fibra de carbono, correspondientes a un sistema de grado aeroespacial y a una fibra genérica. Se ejecutaron un total de 100 ensayos válidos bajo condiciones controladas, registrándose las curvas fuerza - desplazamiento y determinándose la carga de despegue interfacial. El IFSS aparente se estimó mediante un modelo de reducción basado en la relación entre la carga de despegue y el ´área embebida. Los resultados experimentales evidenciaron diferencias claras en los valores de IFSS aparente entre los distintos sistemas fibra - matriz, tanto en términos de magnitud como de dispersión experimental. Las observaciones microscópicas post ensayo mediante SEM permitieron correlacionar estas diferencias con la morfología de la interfase, identificándose regiones con matriz residual adherida, zonas con fibras expuestas y sectores donde permanecía el recubrimiento de teflón (PTFE) de la probeta. Estas evidencias confirmaron que el despegue interfacial ocurre de manera progresiva y localizada, y reforzaron la coherencia entre los resultados mecánicos y los mecanismos interfaciales observados. El análisis estadístico, realizado mediante ANOVA de Welch y comparaciones múltiples de Games-Howell, mostró que el tipo de fibra constituye el factor dominante en la respuesta interfacial dentro del rango experimental estudiado, mientras que el efecto del tipo de matriz resultó secundario cuando se empleó fibra genérica. La comparación con rangos de IFSS reportados en la literatura para ensayos FBPO mostró una concordancia razonable, considerando las diferencias de escala, materiales y condiciones experimentales. En conjunto, los resultados confirman que el ensayo FBPO, acompañado de un diseño experimental adecuado, de observaciones microscópicas detalladas y de un análisis estadístico robusto, constituye una técnica válida y reproducible para la evaluación comparativa de la adhesión fibra - matriz a mesoescala, aportando al estudio y comprensión del comportamiento interfacial en materiales compuestos.Fiber-matrix adhesion is a key factor in the mechanical performance of composite materials, as it governs the stress transfer between the reinforcement and the matrix. In this context, the present work aimed to implement the Fiber-Bundle Pull-Out (FBPO) test as a meso-scale interfacial characterization technique, through the design and fabrication of a reproducible experimental system, in order to determine the interfacial shear strength (apparent IFSS) and evaluate the method’s utility as a reliable tool for studying fiber-matrix adhesion. An experimental system was designed and manufactured, including multi-cavity molds, specimens, and clamping devices, using CAD modeling and 3D printing, which allowed precise control of critical geometric parameters such as embedded length and axial alignment. The FBPO test was applied to composite specimens made with two epoxy matrices and two types of carbon fiber, corresponding to an aerospace-grade fiber and a generic fiber. A total of 100 valid tests were performed under controlled conditions, recording load-displacement curves and determining the interfacial debonding load. Apparent IFSS was estimated using a reduction model based on the relationship between the debonding load and the embedded area. Experimental results showed clear differences in apparent IFSS values among the different fiber-matrix systems, both in magnitude and in experimental dispersion. Post-test SEM observations allowed correlating these differences with interfacial morphology, identifying regions with residual matrix, areas with exposed fibers, and sections where the specimen’s PTFE coating remained embedded in the matrix. These observations confirmed that interfacial debonding occurs progressively and locally, supporting the coherence between mechanical results and the interfacial mechanisms observed. Statistical analysis using Welch’s ANOVA and Games-Howell multiple comparisons showed that fiber type is the dominant factor in the interfacial response within the experimental range studied, while the effect of matrix type was secondary when generic fibers were used. Comparison with IFSS ranges reported in the literature for FBPO tests showed reasonable agreement, considering differences in scale, materials, and experimental conditions. Overall, the results confirm that the FBPO test, combined with a well-controlled experimental design, detailed microscopic observations, and robust statistical analysis, is a valid and reproducible technique for comparative evaluation of fiber-matrix adhesion at the meso-scale, contributing to the study and understanding of interfacial behavior in composite materials.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalAdherenciaResistencia de materialesImpresión tridimensionalMateriales compuestosThesisINDUSTRIA, innovación, infraestructura