Comportamento de anéis carbono/epóxi produzidos por enrolamento filamentar sob compressão e condicionamento higrotérmico

• Autor(a) principal: Eggers, Frederico
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/198370
• topic: Enrolamento filamentar; Higrotermia; Comportamento mecânico; Creep; Filament winding; Radial compression; Hygrothermal conditioning; Mechanical behavior

Materiais compósitos possuem excelentes propriedades mecânicas específicas, entretanto, por em geral apresentarem alto grau de anisotropia e complexos modos de falha, o entendimento de sua vida em serviço ainda é um desafio. Esses materiais apresentam um comportamento dependente do tempo, principalmente quando estão submetidos a carregamentos transversais, com uma resposta viscoelástica dependente do tempo, da temperatura, do tipo de carregamento e da carga aplicada. Dentro deste contexto, esse trabalho visa avaliar à curto e longo-prazo o comportamento em compressão e condicionamento higrotérmico de anéis de carbono/epóxi fabricados por enrolamento filamentar. Cilindros com diâmetros de 50,8 mm e 136 mm, ambos com ângulos de enrolamento [±60], [±75] e [±90], e empilhamentos [±60/±90], [±75/±90] e [±90/±90] foram fabricados e analisados. Para a realização dos ensaios de compressão sob condicionamento higrotérmico, foi projetado e construído um equipamento dedicado. Esses ensaios foram executados a partir do carregamento compressivo radial sob uma carga constante (25% da carga máxima para cada configuração de anéis) durante 240 h. Três cenários foram considerados: (i) carregamento mecânico; (ii) carregamento mecânico com amostras imersas em água à temperatura ambiente; e (iii) carregamento mecânico com amostras imersas em água a 40 °C. Ensaios quase estáticos de compressão radial, compressão axial e tração circunferencial foram executados antes e após o ensaio de compressão radial à longo-prazo para determinação das propriedades residuais. As propriedades mecânicas mostraram dependência da relação diâmetro/espessura (d/h) e do ângulo de enrolamento. Foi verificado uma absorção máxima de água à temperatura ambiente de 0,51% para as amostras [±60], e de 1,81% para os espécimes [±60/±90] em água a 40 °C. A Tg do material foi entre 101 e 103 °C, que reduziu para 88 - 93 °C após o envelhecimento térmico. As propriedades residuais de resistência à compressão radial, compressão axial e tração circunferencial após os testes de compressão higrotérmicos à 40 °C reduziram para 85%, 90% e 88%, respectivamente. Os principais modos de falha observados foram delaminação e ruptura de fibras. Ademais, o equipamento proposto foi adequado para a análise do comportamento higro-termomecânico de tubos compósitos à longo-prazo.