Plásticos reforçados a base de tecidos híbridos: efeitos da anisotropia e geometria normativa na caracterização mecânica e da fratura

As most current studies, reinforced plastics have been, in recent years, a viable alternative in building structural elements of medium and large, since the lightness accompanied by high performance possible. The design of hybrid polymer composites (combination of different types of reinforcements) may enable structural applications thereof, facing the most severe service conditions. Within this class of composite materials, reinforced the underlying tissues hybrid high performance are taking space when your application requires high load bearing and high rigidity. The objective of this research work is to study the challenges in designing these fabrics bring these materials as to its mechanical characterization and fracture mechanisms involved. Some parameters associated with the process and / or form of hybridization stand out as influential factors in the final performance of the material such as the presence of anisotropy, so the fabric weave, the process of making the same, normative geometry of the specimens, among others. This sense, four laminates were developed based hybrid reinforcement fabrics involving AS4 carbon fiber, kevlar and glass 49-E as the matrix epoxy vinyl ester resin (DERAKANE 411-350). All laminates were formed each with four layers of reinforcements. Depending on the hybrid fabric, all the influencing factors mentioned above have been studied for laminates. All laminates were manufactured industrially used being the lamination process manual (hand-lay-up). All mechanical characterization and study of the mechanism of fracture (fracture mechanics) was developed for laminates subjected to uniaxial tensile test, bending in three and uniaxial compression. The analysis of fracture mechanisms were held involving the macroscopic, optical microscopy and scanning electron microscopy

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Conforme estudos mais atuais, os plásticos reforçados vêm sendo, nos últimos anos, uma alternativa viável na construção de elementos estruturais de médio e grande porte, desde que a leveza acompanhada de alto desempenho seja possível. A concepção de compósitos poliméricos híbridos (combinação entre tipos diferentes de reforços) pode possibilitar aplicações estruturais dos mesmos, frente às mais adversas condições de serviços. Dentro dessa classe de materiais compósitos, os reforçados a base de tecidos híbridos de alto desempenho vêm tomando espaço quando a sua aplicação requer alto suporte de carga e alta rigidez. O objetivo desse trabalho de investigação é o estudo da influência que esses tecidos trazem na concepção desses materiais quanto a sua caracterização mecânica e mecanismos de fratura envolvidos. Alguns parâmetros associados ao processo e/ou forma de hibridização se destacam como fatores influenciadores no desempenho final do material tais como a presença de anisotropia, forma da trama tecido, processo de confecção dos mesmos, geometria normativa dos corpos de prova, entre outros. Neste sentido, quatro laminados compósitos foram desenvolvidos à base de tecidos de reforços híbridos envolvendo fibras de carbono AS4, kevlar 49 e vidro-E e como matriz a resina epóxi éster vinílica (DERAKANE 411-350). Todos os laminados compósitos foram constituídos com quatro camadas de reforços. Dependendo do tipo de tecido híbrido, todos os fatores influenciadores acima mencionados foram estudados para os laminados. Todos os laminados foram fabricados industrialmente sendo empregado o processo de laminação manual (hand-lay-up). Todo o estudo da caracterização mecânica e do mecanismo de fratura (fratura mecânica) foi desenvolvido para os laminados submetidos aos ensaios mecânicos de tração uniaxial, flexão em três e compressão uniaxial. As análises dos mecanismos de fratura foram realizadas envolvendo a macroscopia, microscopia ótica e eletrônica de varredura