Compósito Polimérico Híbrido: Comportamento Mecãnico, Descotinuidade Geométrica e Resistência Residual

The growing demand in the use of hybrid composite materials makes it essential a better understanding of their behavior face of various design conditions, such as the presence of geometric discontinuities in the cross section of structural elements. This way, the purpose of this dissertation is a study of the mechanical response (strength and stiffness), modes (characteristics) of fracture and Residual Strength of an hybrid polymeric composite with and without a geometric discontinuity in its longitudinal section (with a reduction in the cross section) loaded by uniaxial tension. This geometric discontinuity is characterized by central holes of different diameters. The hybrid composite was fabricated as laminate (plate) and consisting of ortho-tereftalic polyester matrix reinforced by 04 outer layers of Jute fibers bidirectional fabrics and 01 central layer of E-glass bidirectional fabric. The laminate was industrially manufactured (Tecniplas Nordeste Indústria e Comércio Ltda.), obtained by the hand lay-up technique. Initially, a study of the volumetric density of the laminate was made in order to verify its use in lightweight structures. Also were performed comparative studies on the mechanical properties and fracture modes under the conditions of the specimens without the central hole and with the different holes. For evaluating the possible influence of the holes in the structural stability of the laminate, the Residual Strength of the composite was determined for each case of variation in hole diameter. As a complementary study, analyses of the macroscopic final fracture characteristic of the laminates were developed. The presence of the central hole of any sizes, negatively changed the ultimate tensile strength. Regarding the elastic modulus, moreover, the difference found between the specimens was within the range of tests displacement, showing the laminate stability related to the stiffness

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A crescente demanda na utilização dos materiais compósitos híbridos torna imprescindível uma melhor compreensão do seu comportamento frente às mais diversas condições de projeto, como a presença de descontinuidades geométricas nos elementos estruturais. Nesse sentido, a proposta desta dissertação é um estudo envolvendo a resposta mecânica (resistência e rigidez), os modos (características) da fratura e Resistência Residual de um laminado compósito híbrido de matriz polimérica com e sem presença de descontinuidade geométrica em sua seção longitudinal (com redução da seção transversal), sob a ação de tração uniaxial. Essa descontinuidade geométrica é caracterizada por furos centrais de diferentes diâmetros. O laminado compósito híbrido foi confeccionado na forma de placa e composto por matriz poliéster orto-tereftálica reforçada por 04 camadas externas de tecidos bidirecionais de fibras de juta e 01 camada central de tecidos bidirecionais de fibras de vidro-E. O laminado foi fabricado industrialmente (Tecniplas Nordeste Indústria e Comércio Ltda.), obtido através do processo de laminação manual (hand lay-up). Inicialmente, foi feito um estudo da densidade volumétrica do laminado, de modo a comprovar sua aplicação em estruturas leves. Foram realizados estudos comparativos entre as propriedades mecânicas nas condições dos corpos de prova sem o furo e com os diferentes diâmetros do furo. Para a avaliação de possível influência da presença dos furos centrais na estabilidade estrutural do laminado, a Resistência Residual foi determinada para cada caso de variação do diâmetro do furo. Como estudo complementar, análises macroscópicas da característica de fratura final dos laminados foram desenvolvidas. A presença do furo central, independente do diâmetro, influiu de forma danosa, principalmente na resistência última à tração. Quanto ao módulo de elasticidade, por outro lado, a diferença encontrada entre os corpos de prova apresentou-se dentro da faixa da dispersão dos ensaios, mostrando estabilidade com relação à rigidez do laminado