Exposição higrotérmica e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos em compósitos de resina epóxi reforçados com fibras de sisal

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Batista, Mateus da Silva
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44581
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2022.
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spelling Exposição higrotérmica e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos em compósitos de resina epóxi reforçados com fibras de sisalCompósitos poliméricosSisal (Fibra)Fibras naturaisEpóxiLaminadosDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2022.Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais são materiais que possuem elevada resistência mecânica associada à baixa densidade. Esses materiais atendem as demandas da engenharia em aplicações que exigem resistência à tração e à compressão, nas quais os esforços são aplicados de forma quase estática. Entretanto, para ampliar o uso desses materiais, é necessária sua caracterização mecânica sob carregamentos cíclicos e ainda é importante avaliar seu desempenho frente à exposição higrotérmica, de forma a simular intempéries. Neste trabalho, o desempenho de amostras de epóxi puro foi comparado com o de amostras de compósitos de epóxi reforçados com fibras alinhadas de sisal em laminados simétricos unidirecionais [0°/0°/0°/0°] e cruzados [0°/90°/90°/0°], em versões reforçadas com fibras de sisal sem tratamento, e tratadas com hidróxido de sódio (NaOH). Além disso, amostras foram imersas em água aquecida a 50 °C por 600 h, e submetidas a carregamentos cíclicos para analisar a resistência à exposição higrotérmica e aos danos por carregamentos cíclicos, respectivamente. Os materiais foram caracterizados por microdureza Vickers, resistência à tração, e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos, além de microscopia eletrônica de varredura e óptica. Como resultado, durante a exposição higrotérmica, por exemplo, os compósitos reforçados com fibras tratadas com NaOH absorveram cerca de 40% menos águas do que os compósitos reforçados com fibras não tratadas. Além disso, a exposição higrotérmica reduziu em 4% a dureza e em 8% a resistência à tração dos compósitos reforçados com fibras tratadas, e, para as mesmas propriedades, a redução foi de 6% e 13%, respectivamente, para os materiais reforçados com fibras sem tratamento. Quanto à tração, o compósito reforçado com fibras unidirecionais tratadas atingiu cerca de 1,4 vezes mais resistência que o material reforçado com fibras sem tratamento. Para o mesmo nível de força aplicada, a resistência residual após carregamentos cíclicos foi mantida praticamente a mesma para os compósitos reforçados com fibras unidirecionais tratadas com NaOH. Enquanto isso, o material reforçado com fibras sem tratamento apresentou uma redução na resistência à tração de até 20% após os carregamentos cíclicos. Quanto à microscopia da região de fratura das amostras mostrou que a interface entre as fibras e a matriz polimérica desempenhou um papel importante no desempenho dos compósitos em todos os testes. Diante disso, os compósitos reforçados com fibras de sisal se mostraram resistentes aos carregamentos cíclicos associados a intempéries.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Natural fiber reinforced polymer composites are materials that have high mechanical strength associated with low density. These materials already meet engineering demands in applications that require tensile and compressive strength, where stresses are applied almost statically. However, to expand the use of these materials, their mechanical characterization under cyclic loading is necessary, and it is still relevant to evaluate their performance against hygrothermal exposure to simulate the weathering. Therefore, in this work, the performance of pure epoxy samples was compared with epoxy composites' samples reinforced with sisal aligned fibers in unidirectional [0°/0°/0°/0°] and crossed [0°/90°/90°/0°], in versions reinforced with untreated sisal fibers and treated with sodium hydroxide (NaOH). In addition, samples were immersed in water heated to 50 °C for 600 hours, and subjected to cyclic loading to analyze their strength to hygrothermal exposure and damage by cyclic loading, respectively. The materials were characterized by Vickers microhardness, tensile strength, residual tensile strength after cyclic loading, and scanning electron and optical microscopy. As a result, during hygrothermal exposure, composites reinforced with NaOH-treated fibers absorbed about 40% less water than composites reinforced with untreated fibers. In addition, hygrothermal exposure reduced the hardness by 4% and the tensile strength of treated fiber-reinforced composites by 4% and, for the same properties, the reduction was 6% and 13%, respectively, for the reinforced materials. with untreated fibers. As for tensile, the composite reinforced with unidirectional treated fibers reached about 1.4 times more strength than the material reinforced with untreated fibers. For the same stress level, the residual strength after cyclic loading was practically the same for composites reinforced with unidirectional fibers treated with NaOH. Meanwhile, the untreated fiber-reinforced material tensile strength was reduced by about 20% after cyclic loading. The fractured region of the samples' microscopy shows that the interface between the fibers and the polymer matrix is vital in composites' performance in all mechanical tests. Therefore, the composites reinforced with sisal fibers obtained are resistant when subjected to cyclic loads and weather conditions.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasLuz, Sandra Maria damateus.s.b@hotmail.comBatista, Mateus da Silva2022-08-18T22:12:52Z2022-08-18T22:12:52Z2022-08-182022-05-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBATISTA, Mateus da Silva. Exposição higrotérmica e resistência residual à tração após carregamentos cíclicos em compósitos de resina epóxi reforçados com fibras de sisal. 2022. 100 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/44581A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-08T21:40:46Zoai:repositorio.unb.br:10482/44581Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-08T21:40:46Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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