Comportamento mecânico de compósitos poliméricos híbridos: estudos experimentais, analíticos e numéricos

• Autor(a) principal: Batista, Ana Cláudia de Melo Caldas
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23751
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Tecidos híbridos; Descontinuidade geométrica; Anisotropia; Hibridização

Os tecidos híbridos a base de fibras sintéticas vêm sendo desenvolvidos pelo setor industrial como nova alternativa de reforço para compósitos poliméricos. Neste sentido, surge a necessidade do conhecimento das características mecânicas desses compósitos poliméricos com tecidos híbridos, que até o presente momento foram pouco estudados. Em determinadas condições de projetos, três características são significativas: anisotropia, presença de descontinuidades geométricas e forma de hibridização. Esta tese busca contemplar todas essas influências com o estudo de dois laminados compósitos, utilizando dois tecidos: o tecido híbrido de fibras de Carbono/Vidro e o tecido híbrido de fibras de Carbono/Aramida, ambos tendo como matriz a resina epóxi Éster Vinílica. Para obtenção dos laminados foi utilizado o processo de fabricação de laminação manual (Hand-lay-up). Para o estudo proposto foram realizados os ensaios de tração uniaxial nos corpos de provas de forma que todos os diferentes tipos de fibras tivessem sua orientação coincidente com a direção da carga aplicada, além da orientação das fibras a ±45° com o objetivo de conhecer o comportamento ao cisalhamento para ambos os laminados. Os ensaios foram realizados, tanto para a condição original (sem furo) quanto para a condição com a descontinuidade geométrica (caracterizada como um furo central, que para a orientação de fibra de melhor desempenho mecânico teve seu diâmetro variável). Estudos das propriedades de resistência última, rigidez e características da fratura mecânica (macroscópica e microscópica) foram desenvolvidos. Para influência da relação w/D (largura do CP/diâmetro do furo) foi realizado um estudo analítico tendo como base a avaliação do fenômeno da concentração de tensão a partir dos critérios de falhas: Critério da Tensão Pontual (Point Stress Criterion -PSC) e Critério da Tensão Média (Average Stress Criterion - ASC), assim como um estudo numérico utilizando o Método de Elementos Finitos. Nesses estudos o objetivo central foi à determinação do fator de concentração de tensão (K) dos materiais propostos, usando tanto a influência dos módulos elásticos quanto unicamente dos parâmetros geométricos. Os estudos mostraram que o comportamento mecânico e característica da fratura foram fortemente influenciados pela anisotropia e hibridização e a descontinuidade geométrica. Os modelos analíticos e numéricos obtiveram resultados em concordância com os encontrados na literatura. Palavras chaves: Tecidos híbridos, descontinuidade geométrica, anisotropia, hibridização.