Estimativa da vida útil da fadiga e fluência de um compósito de polipropileno reforçado com fibra de vidro (PP/FV)

• Autor(a) principal: Gobbi, Marco Antonio Furlanetto
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/271939
• topic: Análise dinâmico mecânica; Compósitos; Polipropilenos; Compósitos poliméricos; Fibra de vidro; Viscoelastic characterization; Dynamical-mechanical analysis; Frequency scan; Glass-fiber reinforced composites; Polymer matrix composite life

O mercado ferroviário atualmente utiliza a madeira e o concreto como materiais para fabricação de dormentes devido a seu custo atrativo e elevada resistência mecânica. Embora ambos sejam consolidados para a dada aplicação, mecanis-mos de degradação por ataques biológicos, para o caso da madeira, e rompi-mento precoce por excesso fricção em virtude da alta rigidez do concreto com o substrato de brita do lastro suscitam a necessidade de que alternativas sejam estudadas. A utilização de um compósito de polipropileno reforçado com fibra de vidro (PP/FV) como substituto à madeira e concreto é uma aplicação emergente que visa endereçar os problemas de degradação biológica e também da alta rigidez, uma vez que o PP/FV é uma solução já consolidada em peças estruturais no mercado automobilístico em virtude de sua atrativa relação peso-resistência. Um dos grandes desafios para uma utilização do PP/FV em aplicações estrutu-rais é a determinação de sua vida útil uma vez que o parâmetro é fator decisivo na escolha de um material, determinando a viabilidade técnico-financeira do ma-terial em questão. Assim, o objetivo do presente trabalho é a avaliação do com-portamento viscoelástico de um compósito PP/FV na aplicação de dormentes ferroviários e estimar a vida útil de fluência e fadiga. Os experimentos de fluência e fadiga foram realizados em um equipamento de análise dinâmico-mecânica (DMA) no modo dual cantilever. A vida útil de fluência foi avaliada através da metodologia proposta por Tajvidi et al., baseada na aplicação do princípio de superposição tempo-temperatura e obtenção de curva-mestra para extrapolação de dados de fluência de curto para longo prazo. A curva-mestra obtida extrapolou dados obtidos de 12 min para uma estimativa de 55 h. Os dados obtidos pela extrapolação foram validados através de um experimento de 24 h. Adicional-mente, foram utilizados dois modelos para descrever a deformação de fluência com o tempo: o primeiro uma lei de potência e o segundo o modelo proposto por Findley. A vida útil de fadiga foi estimada através do conceito de Módulo de Fa-diga, proposto por Hwang e Han, o qual foi estimado em mais de 109 ciclos. As estimativas da vida útil de fluência e fadiga geraram resultados confiáveis dentro da janela experimental proposta, sendo ferramentas úteis para a avaliação, se-leção e comparação entre diferentes materiais.