Um estudo sobre o comportamento de tubos compósitos de seção circular

reforçados com diferentes fibras

Um estudo sobre o comportamento de tubos compósitos de seção circular

reforçados com diferentes fibras

Leonete Cristina de Araújo Ferreira

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTECENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA MEC3124 - COMPOSITOS POLIMÉRICOS - FABRICAÇÃO, PROPRIEDADES E MECANISMO DE DANO

Profª. Drª. Eve Maria Freire de Aquino

NATAL - RNDEZEMBRO/2011

ResumoResumo

• Neste estudo, foram avaliados os mecanismos de falha  e capacidades de absorção de energia de diferentes tipos de tubos compósitos de seção circular feitas de resina epóxi e reforçados com fibra de carbono, Kevlar e a hibridização carbon/Kevlar;

• Foram investigadas:– A relação entre os parâmetros de esmagamento (absorção de energia específica, carga máxima e pico ,

carga médiade esmagamento);

– As propriedades e padrões do material empregados nos diferentes tubos;

• O tubos fabricado com o tecido carbono/epóxi  apresentou a melhor capacidade de absorção de energia (absorção energia específica de  81,7%);

• Os tubos feitos de Kevlar mostrou a pior capacidade de absorção de energia;

• Baseado na regressão linear para análise dos resultados, os parâmetros de esmagamento, no geral, mostrou boa correlação com a resistência à compressão e módulo de cisalhamento. 

• Em particular, a absorção de energia específica dos tubos que possuem modo de fratura frágil apresentou forte correlação com a resistência à compressão (R² =0,90).

IntroduçãoIntrodução

• Redução de peso dos componentes ajudam no desempenho dos sistemas mecânicos;

• A alternativa de uso de compósitos maior rigidez e resistência em relação ao peso, quando comparado aos diversos materiais;

• Desvantagens dos compósitos:

– Propriedades anisotrópicas do material;– Comportamento não-linear;– Modos de falha complexos;– Custos de produção elevados.

• Vantagens dos compósitos:

– Custo-benefício;– Leveza;– Permite ser fabricado com geometrias complexas.– Estudo para absorção de energia, aumentando a resistência a choques nas peças

em que foram empregados;

Materiais e métodosMateriais e métodos

• 07 (sete) tipos de tubos fora fabricados e esmagados sob carregamento quase-estático;

• Antes do teste esmagamento foram estudadas as propriedades dos compósitos de carbono/epóxi, Kevlar/epoxy e carbono-Kevlar/epóxi;

• Origem das Fibras de carbono: T700 series, 3K (plain weave), Toray Industries, Inc. (Japão);

• Origem da Fibra de Kevlar: 1140 DEN Kevlar-49 (plainweave), DuPont;

•  A resina epóxi utilizada neste estudo foi RS1222 resina epóxi feita por Hankook Empresa Fibra. 

Materiais e métodosMateriais e métodos

Preparação das amostras

Materiais e métodosMateriais e métodos

Máquina universal de teste – Instron-4480 dotada de um sistema d alva velocidade de aquisição de dados (Deslocamento x carga)

Materiais e métodos

Propriedade dos Materiais empregados nos compósitos

Materiais e MétodosMateriais e Métodos

Preparação e características dos Tubos Compósitos

Preparação e características dos Tubos Compósitos

Resultados – Análise Deslocamento x Carga Resultados – Análise Deslocamento x Carga

Resultado – Esmagamento e Mecanismo de FalhaResultado – Esmagamento e Mecanismo de Falha

Resultado – Esmagamento e Mecanismo de FalhaResultado – Esmagamento e Mecanismo de Falha

Resultado – Esmagamento e Mecanismo de FalhaResultado – Esmagamento e Mecanismo de Falha

Resultado – Capacidade de absorção de energiaResultado – Capacidade de absorção de energia

Resultado – Relações entre os Parâmetros de esmagamento e Propriedades MecânicasResultado – Relações entre os Parâmetros de esmagamento e Propriedades Mecânicas

Resultado – Relações entre os Parâmetros de esmagamento e Propriedades MecânicasResultado – Relações entre os Parâmetros de esmagamento e Propriedades MecânicasResultado – Relações entre os Parâmetros de esmagamento e Propriedades Mecânicas