Estudo dos modos de falha em compressão uniaxial de compósitos avançados: nova proposta de classificação
Author
Carlos Vinícios Opelt
Advisor
- Advisor Mirabel Cerqueira Rezende
Concentration Area
Materiais e Processos de Fabricação
Defense Date
03/02/2017
Thesis Number
72834
Abstract
Com o avanço das técnicas microscópicas, os estudos fractográficos de compósitos poliméricos reforçados por fibras têm sido cada vez mais presentes na literatura. Contudo, os aspectos fractográficos de falhas em compressão ainda permanecem fracamente explorados e pouco elucidativos. Isto se deve, principalmente, aos danos que o próprio carregamento compressivo provoca nas superfícies de fratura (por atrito e esmagamento), o que dificulta a identificação de tais aspectos. Ademais, apesar de alguns estudos já disponíveis na literatura, não há consenso quanto aos possíveis modos de falha. Visando contribuir nessa área, esta tese tem como objetivo o desenvolvimento e a proposição de uma nova classificação para os modos de falha em compressão de compósitos poliméricos reforçados por fibras. Foram ainda realizados estudos de caso, como forma exemplificar a aplicação da classificação proposta e de investigar os fatores que influenciam na falha por compressão. Estes estudos de caso foram realizados a partir da análise de laminados de fibra de carbono/resina epóxi, com reforços contínuos e descontínuos. Para isto, foram utilizados laminados obtidos a partir de pré-impregnados de tecido plain weave de fibra de carbono, contínuos e na forma de retalhos, curados em autoclave em ambos os casos. Parte dos corpos de prova foi submetida a condicionamento higrotérmico, como forma de avaliar a influência da umidade na fratura por compressão. A classificação proposta neste estudo foi baseada em dados da literatura e em observações microscópicas realizadas neste trabalho, utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura. Uma das principais características desta classificação é a sua natureza fenomenológica, onde os modos de falha foram separados de acordo com sua característica dominante, facilitando, assim, a sua posterior aplicação. Por meio desta abordagem chegou-se a quatro grupos de modos de falha: falhas por cisalhamento, falhas interlaminares, falhas interfaciais e falhas por kink-bands. Esta classificação procurou abranger os modos de falha observados em compósitos com reforços em diferentes arranjos geométricos, desde fibras contínuas unidirecionais até a utilização de reforços reciclados/reaproveitados, além da possibilidade de inclusão de novos modos de falha que possam ser identificados em trabalhos futuros. As micrografias obtidas mostram a tendência dos compósitos apresentarem falhas por cisalhamento, possivelmente devido à influência da trama do tecido utilizado. Finalmente, observou-se que os compósitos submetidos ao condicionamento higrotérmico apresentam uma maior resistência à delaminação, porém, sem alterar os modos de falha dominantes.
