Estudo da influência de junções de camadas topo a topo em laminados carbono/epóxi na resistência à tração e nos mecanismos de propagação de trincas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Marques, Thaís Peres Zanetine [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Compósito; Fibras descontínuas; Junções de camadas de prepreg; Resistência mecânica; Fractografia
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/65492

A presença de junções de camadas em compósitos poliméricos, durante o processamento de componentes estruturais de grandes dimensões e geometrias complexas, é inevitável, devido à limitação nas dimensões dos prepregs, como também às particularidades dos processos de fabricação. No entanto, as juntas cocuradas alteram a distribuição de tensões na vizinhança das descontinuidades das camadas, com a redução das propriedades mecânicas do compósito e a promoção da sua falha prematura. Visando contribuir com a área de compósitos estruturais, este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da presença de juntas topo a topo de camadas de prepreg cocuradas, em laminados de fibra de carbono/resina epóxi, submetidos ao condicionamento higrotérmico e ensaiados na condição ambiente, para avaliar a resistência à tração e o comportamento à fratura. Quatro configurações de arranjos geométricos de juntas, escalonadas em 25, 15, 10 e 5 mm, foram avaliadas. Os resultados mostram que o emprego de junções de camadas topo a topo em componentes estruturais é viável em relação ao compósito de fibras contínuas, obtendo-se até 93% da resistência à tração para a condição ambiente e até 85% para a condição úmida. Com relação ao arranjo geométrico das juntas no laminado, os resultados confirmam que a presença de juntas coincidentes reduz mais fortemente a resistência mecânica do compósito, especialmente na condição úmida. Tem-se, ainda, que cada família de configuração de juntas apresenta uma resposta específica de resistência à tração, quando a distância de escalonamento é variada. De forma geral, as distâncias de 25 e 15 mm, sem juntas coincidentes, afetam menos a resistência dos laminados, nas duas condições ambientais. Já as amostras com escalonamento de 15 mm, com juntas coincidentes, apresentam um melhor comportamento mecânico, especialmente quando expostas à umidade. As configurações com maiores comprimentos de juntas apresentam múltiplas fraturas, com característica mais dúctil. Já as demais configurações, com comprimento de juntas mais curto, apresentam fratura frágil em uma única região. Todas as configurações apresentam fratura nas regiões das juntas, com a ocorrência de falha coesiva da matriz proveniente da cocura, associada à forte adesão interfacial com as fibras da trama, na condição ambiente. Maior incidência de descolamento é observada na condição úmida. Contudo, não há evidências de degradação na interface entre fibras e matriz, devido à absorção de água pelos compósitos.