Interpretação física do crescimento da delaminação em compósitos laminados multidirecionais sob carregamento cíclico em modo I usando emissão acústica

Resumo

Compósitos laminados tem sido amplamente empregados nas indústrias aeronáutica e aeroespacial como consequência de suas propriedades de elevada resistência e rigidez combinadas com um baixo peso específico. Entretanto, devido a natureza anisotrópica dos compósitos, este material apresenta baixa resistência a tensões na direção de sua espessura, o que os torna suscetíveis a delaminação. Dentre todos os tipos de dano em compósitos, a delaminação é o mais comum e severo, degradando as propriedades do material, o que pode levar a uma falha estrutural. Estruturas de aviões estão sob constante carregamento cíclico e considerando que a fadiga é um dos principais fatores para o crescimento da delaminação, o entendimento do comportamento do material em fadiga é uma preocupação primária em projetos. Portanto, uma série de modelos de propagação de trinca em fadiga para compósitos tem sido desenvolvidos nas ultimas décadas. Entretanto, nenhum deles apresenta uma explicação satisfatória da física inerente ao fenômeno. Isto leva ao projeto de estruturas superdimensionadas, resultando em um aumento do peso das estruturas como consequência da utilização de uma filosofia de projeto em que a propagação da delaminação não é permitida. Além disso, apenas compósitos unidirecionais foram avaliados na maior parte dos modelos de propagação de trinca desenvolvidos até o momento, ignorando a influência da direção de orientação das fibras na propagação da trinca. Com o objetivo de compreender a física inerente ao processo de propagação de trincas em compósitos laminados multidirecionais sob carregamento cíclico em modo I, esta pesquisa conduzirá ensaios de fadiga de acordo com a norma ASTM D6115-97 em amostras do tipo DCB (double cantilever beam) de compósitos com quatro diferentes empilhamentos de fibra. Portanto, quatro diferentes interfaces para a propagação de trinca serão avaliadas (0°/0°, 30°/-30°, 45°/-45°, 60°/-60°), possibilitando a análise da influência da direção da fibra na propagação da trinca. Além disso, a influência da razão de carregamento (R) será analisada e a capacidade da técnica de emissão acústica para quantificar o dano físico desenvolvido durante a propagação da trinca sob carregamento cíclico será avaliada. (AU)