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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   Fratura   Fractais   Processamento digital 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.

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