Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tinô, Sérgio Renan Lopes
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15601
Resumo: The growing demand in the use of composite materials necessitates a better understanding of its behavior related to many conditions of loading and service, as well as under several ways of connections involved in mechanisms of structural projects. Within these project conditions are highlighted the presence of geometrical discontinuities in the area of cross and longitudinal sections of structural elements and environmental conditions of work like UV radiation, moisture, heat, leading to a decrease in final mechanical response of the material. In this sense, this thesis aims to develop studies detailed (experimental and semi-empirical models) the effects caused by the presence of geometric discontinuity, more specifically, a central hole in the longitudinal section (with reduced cross section) and the influence of accelerated environmental aging on the mechanical properties and fracture mechanism of FGRP composite laminates under the action of uniaxial tensile loads. Studies on morphological behavior and structural degradation of composite laminates are performed by macroscopic and microscopic analysis of affected surfaces, in addition to evaluation by the Measurement technique for mass variation (TMVM). The accelerated environmental aging conditions are simulated by aging chamber. To study the simultaneous influence of aging/geometric discontinuity in the mechanical properties of composite laminates, a semiempirical model is proposed and called IE/FCPM Model. For the stress concentration due to the central hole, an analisys by failures criteria were performed by Average-Stress Criterion (ASC) and Point-Stress Criterion (PSC). Two polymeric composite laminates, manufactured industrially were studied: the first is only reinforced by short mats of fiberglass-E (LM) and the second where the reinforced by glass fiber/E comes in the form of bidirectional fabric (LT). In the conception configurations of laminates the anisotropy is crucial to the final mechanical response of the same. Finally, a comparative study of all parameters was performed for a better understanding of the results. How conclusive study, the characteristics of the final fracture of the laminate under all conditions that they were subjected, were analyzed. These analyzes were made at the macroscopic level (scanner) microscope (optical and scanning electron). At the end of the analyzes, it was observed that the degradation process occurs similarly for each composite researched, however, the LM composite compared to composite LT (configurations LT 0/90º and LT ±45º) proved to be more susceptible to loss of mechanical properties in both regarding with the central hole as well to accelerated environmental aging
id UFRN_7666ab1293d87fdf8b8a44956255bdc2
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/15601
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Tinô, Sérgio Renan Lopeshttp://lattes.cnpq.br/1420276778914253http://lattes.cnpq.br/1196595599227394Nóbrega, Selma Hissae Shimura dahttp://lattes.cnpq.br/3401274958916898Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvériohttp://lattes.cnpq.br/1042806990155996Santos, Marco Antonio dosAmorim Júnior, Wanderley Ferreira dehttp://lattes.cnpq.br/8131607733881361Aquino, Eve Maria Freire de2014-12-17T14:57:56Z2014-06-202014-12-17T14:57:56Z2014-02-07TINÔ, Sérgio Renan Lopes. Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado. 2014. 260 f. Tese (Doutorado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15601The growing demand in the use of composite materials necessitates a better understanding of its behavior related to many conditions of loading and service, as well as under several ways of connections involved in mechanisms of structural projects. Within these project conditions are highlighted the presence of geometrical discontinuities in the area of cross and longitudinal sections of structural elements and environmental conditions of work like UV radiation, moisture, heat, leading to a decrease in final mechanical response of the material. In this sense, this thesis aims to develop studies detailed (experimental and semi-empirical models) the effects caused by the presence of geometric discontinuity, more specifically, a central hole in the longitudinal section (with reduced cross section) and the influence of accelerated environmental aging on the mechanical properties and fracture mechanism of FGRP composite laminates under the action of uniaxial tensile loads. Studies on morphological behavior and structural degradation of composite laminates are performed by macroscopic and microscopic analysis of affected surfaces, in addition to evaluation by the Measurement technique for mass variation (TMVM). The accelerated environmental aging conditions are simulated by aging chamber. To study the simultaneous influence of aging/geometric discontinuity in the mechanical properties of composite laminates, a semiempirical model is proposed and called IE/FCPM Model. For the stress concentration due to the central hole, an analisys by failures criteria were performed by Average-Stress Criterion (ASC) and Point-Stress Criterion (PSC). Two polymeric composite laminates, manufactured industrially were studied: the first is only reinforced by short mats of fiberglass-E (LM) and the second where the reinforced by glass fiber/E comes in the form of bidirectional fabric (LT). In the conception configurations of laminates the anisotropy is crucial to the final mechanical response of the same. Finally, a comparative study of all parameters was performed for a better understanding of the results. How conclusive study, the characteristics of the final fracture of the laminate under all conditions that they were subjected, were analyzed. These analyzes were made at the macroscopic level (scanner) microscope (optical and scanning electron). At the end of the analyzes, it was observed that the degradation process occurs similarly for each composite researched, however, the LM composite compared to composite LT (configurations LT 0/90º and LT ±45º) proved to be more susceptible to loss of mechanical properties in both regarding with the central hole as well to accelerated environmental agingA crescente demanda na utilização dos materiais compósitos torna imprescindível uma melhor compreensão do seu comportamento frente às mais diversas condições de carga e serviço, bem como sob as variadas formas de conexões envolvendo mecanismos nos projetos estruturais. Dentro dessas condições de projeto destaque se faz para a presença de descontinuidades geométricas na área de seções transversal e ou longitudinal dos elementos estruturais, assim como, condições ambientais de serviço como a radiação UV, a umidade, o calor, que levam a um decréscimo na resposta mecânica final do material. Neste sentido, essa tese tem como objetivo o desenvolvimento de estudos (experimental e modelos semi-empíricos) detalhados dos efeitos causados pela presença de descontinuidade geométrica, mais especificamente um furo concêntrico na seção longitudinal (com redução da seção transversal), assim como, da influência do envelhecimento ambiental acelerado nas propriedades mecânicas e mecanismo de fratura de laminados compósitos de PRFV sob a ação de cargas uniaxiais de tração. Estudos referentes ao comportamento morfológico e de degradação estrutural dos laminados compósitos são realizados, através de análises macroscópicas e microscópicas das superfícies afetadas, além da avaliação mediante a Técnica de Mediação de Variação de Massa (TMVM). As condições de envelhecimento ambiental acelerado serão simuladas através da câmara de envelhecimento. Para avaliação da influência simultânea do envelhecimento/descontinuidade geométrica nas propriedades mecânicas dos laminados compósitos, um modelo semi-empirico é proposto e denominado de Modelo IE/FCPM. Para o caso da presença da concentração de tensão devido ao furo concêntrico, a mesma é avaliada a partir do uso dos critérios de falhas da Tensão Média (Average-Stress Criterion) e da Tensão Pontual (Point-Stress Criterion). Dois laminados compósitos poliméricos, confeccionados industrialmente, foram estudados: o primeiro é unicamente reforçado com mantas de fibras curtas de vidro/E (LM) e o segundo onde o reforço de fibras de vidro/E vem na forma de tecido bidirecional (LT). Na concepção das configurações dos laminados a presença da anisotropia é fundamental para a resposta mecânica final dos mesmos. Por fim, um estudo comparativo entre todos os parâmetros foi realizado para uma melhor compreensão dos resultados. Como estudo conclusivo, as características da fratura final dos laminados sob todas as condições que os mesmos foram submetidos, foram analisadas. Essas análises foram feitas em níveis macroscópico (scanner) microscópico (óptico e eletrônico de varredura). Ao término das análises foi observado que o processo de degradação se dá de forma semelhante para cada compósito pesquisado, no entanto, o laminado compósito LM quando comparado às configurações LT 0/90º e LT ±45º do laminado compósito LT, se mostrou mais susceptível a perda de propriedades mecânicas tanto em relação à presença do furo concêntrico como em relação ao envelhecimento ambiental aceleradoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFRNBRTecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; TermociênciasEnvelhecimento ambiental acelerado. Furo concêntrico. Fratura mecânica. Propriedades mecânicas. Propriedades residuaisAccelerated environmental aging. Central hole. Fracture mechanics. Mechanical properties. Residual propertiesCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICALaminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental aceleradoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALSergioRLT_TESE.pdfSergioRLT_TESE.pdfapplication/pdf11831721https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/1/SergioRLT_TESE.pdf1e553cff98ee4c3cf9b4d948e902b08cMD51TEXTSergioRLT_TESE.pdf.txtSergioRLT_TESE.pdf.txtExtracted texttext/plain421264https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/6/SergioRLT_TESE.pdf.txtd47ebcca300bf4e847fc54f604b9252aMD56THUMBNAILSergioRLT_TESE.pdf.jpgSergioRLT_TESE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3868https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/7/SergioRLT_TESE.pdf.jpg9cd2b5ac53206343a9eda8dbffb7661fMD57123456789/156012017-11-01 17:28:40.763oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/15601Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2017-11-01T20:28:40Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.por.fl_str_mv Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
title Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
spellingShingle Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
Tinô, Sérgio Renan Lopes
Envelhecimento ambiental acelerado. Furo concêntrico. Fratura mecânica. Propriedades mecânicas. Propriedades residuais
Accelerated environmental aging. Central hole. Fracture mechanics. Mechanical properties. Residual properties
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
title_full Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
title_fullStr Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
title_full_unstemmed Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
title_sort Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado
author Tinô, Sérgio Renan Lopes
author_facet Tinô, Sérgio Renan Lopes
author_role author
dc.contributor.authorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.authorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1420276778914253
dc.contributor.advisorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.advisorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1196595599227394
dc.contributor.referees1.pt_BR.fl_str_mv Nóbrega, Selma Hissae Shimura da
dc.contributor.referees1ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees1Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3401274958916898
dc.contributor.referees2.pt_BR.fl_str_mv Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério
dc.contributor.referees2ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees2Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1042806990155996
dc.contributor.referees3.pt_BR.fl_str_mv Santos, Marco Antonio dos
dc.contributor.referees3ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees4.pt_BR.fl_str_mv Amorim Júnior, Wanderley Ferreira de
dc.contributor.referees4ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees4Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8131607733881361
dc.contributor.author.fl_str_mv Tinô, Sérgio Renan Lopes
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Aquino, Eve Maria Freire de
contributor_str_mv Aquino, Eve Maria Freire de
dc.subject.por.fl_str_mv Envelhecimento ambiental acelerado. Furo concêntrico. Fratura mecânica. Propriedades mecânicas. Propriedades residuais
topic Envelhecimento ambiental acelerado. Furo concêntrico. Fratura mecânica. Propriedades mecânicas. Propriedades residuais
Accelerated environmental aging. Central hole. Fracture mechanics. Mechanical properties. Residual properties
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Accelerated environmental aging. Central hole. Fracture mechanics. Mechanical properties. Residual properties
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description The growing demand in the use of composite materials necessitates a better understanding of its behavior related to many conditions of loading and service, as well as under several ways of connections involved in mechanisms of structural projects. Within these project conditions are highlighted the presence of geometrical discontinuities in the area of cross and longitudinal sections of structural elements and environmental conditions of work like UV radiation, moisture, heat, leading to a decrease in final mechanical response of the material. In this sense, this thesis aims to develop studies detailed (experimental and semi-empirical models) the effects caused by the presence of geometric discontinuity, more specifically, a central hole in the longitudinal section (with reduced cross section) and the influence of accelerated environmental aging on the mechanical properties and fracture mechanism of FGRP composite laminates under the action of uniaxial tensile loads. Studies on morphological behavior and structural degradation of composite laminates are performed by macroscopic and microscopic analysis of affected surfaces, in addition to evaluation by the Measurement technique for mass variation (TMVM). The accelerated environmental aging conditions are simulated by aging chamber. To study the simultaneous influence of aging/geometric discontinuity in the mechanical properties of composite laminates, a semiempirical model is proposed and called IE/FCPM Model. For the stress concentration due to the central hole, an analisys by failures criteria were performed by Average-Stress Criterion (ASC) and Point-Stress Criterion (PSC). Two polymeric composite laminates, manufactured industrially were studied: the first is only reinforced by short mats of fiberglass-E (LM) and the second where the reinforced by glass fiber/E comes in the form of bidirectional fabric (LT). In the conception configurations of laminates the anisotropy is crucial to the final mechanical response of the same. Finally, a comparative study of all parameters was performed for a better understanding of the results. How conclusive study, the characteristics of the final fracture of the laminate under all conditions that they were subjected, were analyzed. These analyzes were made at the macroscopic level (scanner) microscope (optical and scanning electron). At the end of the analyzes, it was observed that the degradation process occurs similarly for each composite researched, however, the LM composite compared to composite LT (configurations LT 0/90º and LT ±45º) proved to be more susceptible to loss of mechanical properties in both regarding with the central hole as well to accelerated environmental aging
publishDate 2014
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2014-12-17T14:57:56Z
dc.date.available.fl_str_mv 2014-06-20
2014-12-17T14:57:56Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2014-02-07
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv TINÔ, Sérgio Renan Lopes. Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado. 2014. 260 f. Tese (Doutorado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15601
identifier_str_mv TINÔ, Sérgio Renan Lopes. Laminados compósitos de PRFV: efeitos da descontinuidade geométrica e do envelhecimento ambiental acelerado. 2014. 260 f. Tese (Doutorado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15601
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos; Termociências
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/1/SergioRLT_TESE.pdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/6/SergioRLT_TESE.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/15601/7/SergioRLT_TESE.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 1e553cff98ee4c3cf9b4d948e902b08c
d47ebcca300bf4e847fc54f604b9252a
9cd2b5ac53206343a9eda8dbffb7661f
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802117852627468288