Relação da extensão de dano interlaminar e variação da orientação de fibra com sinal acústico: carregamentos quase-estático e cíclico.

Autor(es)

Roberto Ferreira Motta Júnior

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Guaratinguetá. 2022-01-27.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá
• Data de defesa: 2021-11-25
• Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald; Marcos Yutaka Shiino

Resumo

Materiais compósitos de matrizes poliméricas reforçados por fibras possuem grande potencial para substituir os metais em aplicações estruturais em que o objetivo seja a obtenção de estruturas leves devido suas elevadas propriedades mecânicas específicas. Os compósitos poliméricos reforçados por fibras voltados para aplicação estrutural são compostos por camadas de fibras (laminados). Portanto, não possuem reforço na direção da espessura, o que reduz a resistência interlaminar do material, tornando-o suscetível a delaminação. Consequentemente, pesquisas têm sido realizadas para uma melhor compreensão do fenômeno e o desenvolvimento de modelos capazes de prever a delaminação em regime cíclico. Entretanto, o foco das pesquisas tem sido restrito ao desenvolvimento de modelos, enquanto o entendimento físico associado ao fenômeno se tornou um objetivo secundário. Portanto, esta pesquisa tem o foco no estudo da delaminação no curso do ciclo de carregamento em fadiga. A técnica de emissão acústica foi utilizada para avaliação da delaminação e para o desenvolvimento de uma metodologia para quantificar a liberação de energia de deformação elástica devido a propagação de dano. Além disso, o desenvolvimento de pontes de fibra durante a propagação da delaminação por interfaces com diferentes configurações foi avaliado com foco na influência desses mecanismos na liberação de energia. Os resultados mostraram que uma elevada razão de carregamento aumenta o tempo em que o ciclo permanece acima do limite de energia necessário para propagação de dano (Uth) em termos de energias totais, afetando a distribuição de dano ao longo do ciclo de carregamento. A liberação de energia de deformação ao longo do ciclo de carregamento indicou que diferentes mecanismos de dano são ativados em diferentes regiões do ciclo pois necessitam de específicos níveis de energia para ocorrerem. A presença de múltiplos limites de energia (Uth) associados a diferentes mecanismos de dano significa que o material pode apresentar diferentes resistências à delaminação. Esta variação se deve a ativação de diferentes mecanismos de acordo com o ciclo de carregamento aplicado dependendo da quantidade de Uth ultrapassados. Por exemplo, a ruptura de pontes de fibra pode afetar a liberação de energia de deformação quando as condições mínimas para a ativação desse mecanismo são excedidas. Foi observado que o aumento do ângulo (α) das fibras na interface em que a trinca se propaga eleva as tensões atuantes na fibra, aumentando o número de eventos de ruptura de pontes de fibra. Como esse mecanismo é associado a uma liberação de energia de deformação, a resistência do material é alterada. (AU)

• Processo FAPESP: 19/00846-3 - Relação da extensão de dano interlaminar e variação da orientação de fibra com sinal acústico: carregamentos quase-estático e cíclico
• Beneficiário: Roberto Ferreira Motta Junior
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado