Tenacidade à fratura modos I e II em compósitos de carbono/epóxi processados por enrolamento filamentar

• Autor(a) principal: Scherer, Leonardo Guilherme
• 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/10183/267659
• topic: Compósitos laminados; Resistência à fratura; Enrolamento filamentar; Mecânica da fratura; Interlaminar fracture toughness; Filament winding; Fracture mechanics; Mechanical characterization

Laminados poliméricos reforçados com fibra de carbono apresentam excelentes propriedades mecânicas no plano, entretanto sua resistência interlaminar é baixa devido à fraca resistência na direção da espessura. Este trabalho foca na caracterização mecânica do material, em suas propriedades no plano e, principalmente, nas tenacidade à fratura interlaminar Modos I e II, onde as características foram avaliadas em amostras com fibras em diferentes ângulos de orientação e com ou sem condicionamento higrotérmico. Para a produção dos laminados, utilizou-se o método de enrolamento filamentar com um mandril retangular plano. Corpos de prova para os ensaios de double cantilever beam e end-notch flexure foram produzidos e ensaiados seguindo as orientações das normas ASTM D5528 e ASTM D7905, respectivamente. Análises fractográficas foram feitas constatando fraturas características condizentes com cada modo de falha. Constatou-se um comportamento de fratura característico de estruturas frágeis para as amostras 0° não-condicionadas. Para as amostras 0° condicionadas, notou-se uma influência significativa da temperatura de condicionamento, e para o Modo I observou-se um aumento de quase 2 vezes na energia de fratura ( ) para as amostras condicionadas em água a 70 °C, atribuído principalmente à plastificação da matriz. Amostras double cantilever beam e end-notch flexure foram condicionadas à temperatura ambiente apresentaram baixa absorção de água, portanto com pouca diferença em relação às amostras não-condicionadas. Para o Modo II de fratura, as observações são similares, no entanto houve um decréscimo na energia para amostras condicionadas em água a 70 °C. Amostras anguladas apresentaram baixa resistência à flexão, sendo possível somente averiguar as com ângulos de fibras de ±15°, as quais apresentaram pouca mudança nas energias de fratura. Sendo assim verificou-se a temperatura de condicionamento como principal fator de influência nos parâmetros fractomecânicos, pois promove absorção de umidade, podendo resultar na degradação e plastificação da matriz do material compósito.