Fadiga em compósitos híbridos processados via RTM: influência da interface híbrida na delaminação nos modos I e II

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Monticeli, Francisco Maciel [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Materiais Compósitos; Fadiga; Mecânica da Fratura; Fadiga interlaminar; Compósito híbrido; Propagação de trinca; Modelo analítico; Interlaminar fatigue; Hybrid composite; Crack propagation; Analytical model
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/214667

O desenvolvimento da indústria aeronáutica resultou na busca de materiais que atendam aos requisitos mecânicos para aplicação estrutural, visando também estruturais mais eficiente. Deste modo, os compósitos atendem aos requisitos, porém a dificuldade da aplicação de compósitos avançados ocorre principalmente pelo coeficiente de segurança e aplicação de modelos empíricos e fenomenológico de caracterização mecânica, elevando o dimensionamento devido à baixa resistência interlaminar. A adoção do compósito híbrido (fibra de carbono/vidro) pode apresentar uma solução viável com possibilidade de aumento de propriedade mecânica interfacial em caso de sinergia entre o comportamento de ambos os reforços. A aplicação de laminados híbridos reduz o módulo de elasticidade, considerando em relação de contribuição de cada reforço. Entretanto, notou-se a ausência de estudos de caracterização da propagação da trinca interlaminar dos compósitos laminados híbridos. O objetivo principal deste trabalho é a caracterização da progressão de dano interlaminar em compósitos híbridos (fibras contínuas de carbono/vidro) e o desenvolvimento de um modelo de predição de propagação de trinca, considerando os mecanismos físicos de fratura para um laminado com mais de um tipo de reforço. O laminado híbrido apresentou maior resistência à delaminação nos modos I e II sob carregamento quase-estático e cíclico, comparado aos laminados não-híbridos. Esse comportamento foi confirmado pela aplicação do método de balanço de energia com base em evidências físicas, na qual a maior rugosidade da interface híbrida foi relacionada à maior tenacidade à fratura. O compósito híbrido possui uma superfície mais rugosa devido a uma mudança em escala micrométrica da direção da trinca entre as interfaces fibra de carbono/epóxi e fibra de vidro/epóxi. Os agentes de acoplamento grupo silano atua na interação da interface carbono/epóxi/vidro potencializando a resistência a delaminação. O modelo proposto para a taxa de crescimento de delaminação por fadiga em um compósito híbrido foi desenvolvido baseado no fenômeno de formação de ponte de fibras, no qual foi possível gerar um modelo de predição mais realístico, considerando a medição do padrão de microfratura. Os padrões microscópicos formados durante o crescimento da delaminação refletem a taxa de crescimento no nível macroscópico sob carga cíclica. Para finalizar, a aplicação do projeto de processamento intercalado de fibra de carbono/vidro em um laminado híbrido é uma opção viável para aumentar a resistência à delaminação, uma vez que a interface híbrida requer maior energia para propagação do dano, resultando em maior vida em fadiga.