Laminados de carbono com defeitos interlaminares: análise experimental e modelação numérica

• Autor(a) principal: Veloso, Mariana da Silva
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/13989
• topic: Defeito de Delaminação; Ensaios Experimentais de Flexão; Gémeo Digital; Laminados de Fibra de Carbono; Modo de Ruína; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletromecânica

Um compósito CFRP (carbon fiber reinforced polymer) é uma classe de materiais amplamente utilizado em aplicações que exigem elevado desempenho mecânico, pois este exibe propriedades como elevada resistência, durabilidade e rigidez combinado com baixa densidade. Assim, qualquer tipo de defeito no seu interior pode resultar numa redução significativa da sua performance. Os defeitos como as porosidades, rugas e/ou corpos estranhos, promovem os danos com origem em condições de serviço, podendo ocorrer casos de deslocamento, delaminação, fissuração da matriz e rotura de fibras. Para uma análise experimental de laminados CFRP seguiram-se diferentes sequências de empilhamento, [010] e [02/902/02/902/02], e foram construídas amostras submetidas a um teste mecânico de flexão em três pontos. Durante a construção do laminado foi embebido entre camadas um filme em Teflon com diferentes dimensões (5 mm e 10 mm) e em diferentes posições, isto é, em zonas sujeitas à tração e em zonas sujeitas à compressão. De modo a comprovar os resultados experimentais foi desenvolvido um modelo numérico recorrendo ao método de elementos finitos, com recurso ao Ansys. A comparação entre dados experimentais e numéricos permite concluir que a implementação de um defeito em laminados CFRP influencia o seu desempenho em 5,75% para amostras de construção unidirecional e 5,50% nas amostras de construção cruzada. Fatores como a dimensão do defeito apresentam divergências, sendo que um defeito de 10 mm apresenta uma maior influência comparativamente ao defeito de 5 mm. A posição do defeito também é uma variável, sendo que quando este se encontra à compressão a performance final da amostra será mais prejudicada comparativamente ao defeito à tração. O modelo digital foi validado pelos ensaios experimentais e permitiu obter estimativas de comportamento para diversas condições, tais como: sequência de empilhamento, número de camadas, espessura da lâmina, geometria do laminado e dimensão do defeito.