Tenacidade à fratura de laminados curvos envelhecidos fabricados por enrolamento filamentar - Pollet, Artur Altermann (2022)
Materiais compósitos poliméricos possuem excelentes propriedades mecânicas e anticorrosivas, principalmente quando reforçados por fibras contínuas, entretanto, seus complexos modos de falha tornam o projeto uma tarefa complicada. Dentre eles, a baixa resistência ao longo da espessura torna o material susceptível à falha entre as camadas, já que não há, em geral, reforços nesta direção para suportar tensões. Esse trabalho visa quantificar a tenacidade à fratura em Modo I de carregamento em materiais compósitos de fibras de vidro e carbono com resina epóxi fabricados por enrolamento filamentar com diferentes ângulos de enrolamento e o efeito do condicionamento higrotérmico nesta propriedade. Para isso, foram fabricados cilindros com diâmetro de 136 mm para ambos os materiais com ângulo de enrolamento de ±90°, ±75°, ±60° e ±45°, sendo estes ensaiados não-condicionados, ou após condicionamento em água à temperatura ambiente ou a 70 °C. A absorção de água foi monitorada, atingindo a estabilidade de absorção, mostrando-se dependente do material, temperatura e ângulo do enrolamento, a absorção máxima foi verificada nos corpos de prova enrolados no ângulo de ±45°, sendo 1,10% para o material vidro/epóxi e 1,74% para o carbono epóxi submersos em água em temperatura ambiente, enquanto em alta temperatura, foram obtidos 1,30% e 2,95%, respectivamente. A absorção de água dos materiais apresentou relação direta com o teor de vazios, nos valores de 3,2% para os corpos de prova vidro/epóxi laminados a ±45° e 3,41% para carbono/epóxi no mesmo ângulo. O condicionamento higrotérmico resultou na alterações nas propriedades térmicas dos materiais, os compósitos de carbono/epóxi e vidro/epóxi não-condicionados apresentaram Tg de 100 °C e 104 °C, os materiais condicionados à temperatura ambiente, apresentaram 89 °C para ambos, e para os materiais condicionados a 70 °C, os valores foram de 90 e 91 °C, respectivamente. Foi constatada a variação da tenacidade à fratura com relação ao ângulo de enrolamento, sendo a maior para enrolamento ±90° e a menor a ±45°. Quanto ao condicionamento higrotérmico, as amostras envelhecidas à temperatura ambiente apresentaram menor propensão à delaminação comparadas às envelhecidas a 70 °C. Constatou-se também valores mais elevados de tenacidade à fratura para as amostras carbono/epóxi quando comparados aos de vidro/epóxi de mesmo ângulo de enrolamento e condicionamento.