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Análise fractal de fraturas em compósitos carbono-epóxi

Processo: 09/13654-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de outubro de 2009
Vigência (Término): 31 de março de 2012
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:Luis Rogerio de Oliveira Hein
Beneficiário:Juliana Augusto
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
Assunto(s):Ensaios mecânicos   Propriedades mecânicas   Materiais compósitos de fibras   Compostos de epóxi   Fratura das estruturas   Fractais   Processamento digital de imagens   Microscopia eletrônica de varredura   Análise de imagens

Resumo

Superfícies de fratura expressam a seqüência de eventos de liberação de energia com a propagação de trincas, mostrando a relação entre os componentes da estrutura, campos de tensões locais e a formação de texturas típicas em seu relevo. No caso dos compósitos de matriz polimérica, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, os efeitos de degradação pelo ambiente, defeitos de processamento, e outros. Assim, a fractografia quantitativa, com o uso cada vez maior destes materiais em aeronaves, pode ampliar seu papel na investigação de falhas estruturais ou como ferramenta para o desenvolvimento de processos e produtos. Para tanto, é preciso adequar ou criar abordagens para o estudo quantitativo de relevos. A presente proposta baseia-se na combinação de ferramentas de medição da topografia de superfícies, como a reconstrução por extensão de foco na microscopia óptica ou a reconstrução por paralaxe de pares estéreos obtidos por microscopia eletrônica de varredura, com a análise do comportamento fractal de texturas formadas pelos detalhes de relevo, correspondentes aos mecanismos de fratura atuantes, para o desenvolvimento de uma metodologia de caracterização fractográfica adequada ao estudo de materiais compósitos de fibras longas. Há, hoje, uma clara demanda por esta metodologia, o que justifica a apresentação deste projeto, avaliada por solicitações recebidas pelo proponente de Engenheiros de instituições e empresas como IPEN, CTA, Embraer e da própria UNESP. Portanto, os objetivos principais desta proposta são criar a metodologia e implementar alguns estudos quantitativos para tornar sua interpretação viável a outros pesquisadores. Com isso, visa avaliar o comportamento do relevo da fratura interlaminar em compósitos de fibras contínuas de carbono em matriz epóxi, sujeitos ou não à exposição à luz ultravioleta, usando conceitos da geometria fractal. Os materiais analisados serão corpos de prova fraturados em ensaios DCB, preparados a partir de placas obtidas por prensagem de pré-impregnados. As investigações serão realizadas, prioritariamente, a partir de pilhas de imagens obtidas por microscopia óptica e processadas para levantamento do relevo e da distribuição de texturas formadas nas superfícies fraturadas. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura, se necessárias, também serão empregadas, envolvendo a obtenção de pares estereoscópicos para a reconstrução por paralaxe. Para a caracterização das regiões afetadas pelo processo de degradação por luz ultra-violeta, será usada microscopia de força atômica, nos modos de imageamento de fases e de contato. As imagens geradas serão analisadas quantitativamente, utilizando rotinas de processamento e análise de imagens digitais desenvolvidas ou adaptadas por membros do grupo de pesquisa em que a candidata à bolsa ora se insere.

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa: