Influência da umidade nas propriedades mecânicas dos compósitos poliméricos híbridos (sisal/ vidro)

This study aims to evaluate the mechanical properties of polymer matrix composites reinforced with sisal fabric bidirectional tissue (Agave sisalana,) and E-glass fibers, containing the following configuration: a polymer matrix hybrid composite (Polyester Resin orthophalic) reinforced with three (3) layers of glass fibers and alternating-2 (two) layers of bidirectional sisal fabric, and finally a composite of polymer matrix reinforced with five (5) layers of glass fiber mat-type E. For this purpose as first step, the preparation of by sisal, since they are not on the market. The composites were made by manual lamination (Hand lay-up) and evaluated for tensile properties and three point bending both in the dry, and wet conditions aswele as immersed in oil. Macroscopic and microscopic characteristics of the materialsweve awalysed, after the completion of the mechanical tests. After the studies, it was proven that the sisal fiber decreases the tensile stiffness of the material above 50% for both situations studied the tensile strength of the material decreases by approximately 40% for the cases mentioned, and when compared to the specific strength stiffness values drop to 14.6% and 29.02% respectively for the dry state only. Constants for bending the values were are to approximately 50% to 25% for strength and stiffness of the material for the cases dry, wet and immersed in oil. Under the influence of tension fluids do not interfere in the stiffness of the material for the bending tests, the same does not occur with the resistance, and these values are modified only in the cases stiffness and flexural strength

Avaliação do comportamento de materiais compósitos de matrizes cimentícias reforçadas com fibra de aramida kevlar

Esse trabalho aborda a questão de materiais compósitos reforçados com fibras (fiber reinforced concrete) com enfoque em matrizes cimentícias reforçadas com fibra de aramida Kevlar. O objetivo é caracterizar o potencial da fibra de aramida Kevlar como elemento de reforço a ser adicionado ao concreto. O trabalho busca caracterizar o desempenho dos compósitos formados, identificando as alterações decorrentes da incorporação em função do comportamento mecânico e da resistência ao impacto. Os objetivos são verificar a potencialidade de utilização dessa fibra em termos de trabalhabilidade e resistência mecânica; definir como deve ser a forma de incorporação, verificar a aderência da fibra à matriz através de microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e determinar a resistência ao impacto, comparando matrizes sem adição de fibra com corpos-de-prova moldados com vários tipos e teores de fibra (aço, sisal, vidro, polipropileno e aramida). Como vantagens da incorporação das fibras de aramida Kevlar, constata-se um incremento na resistência à compressão dos compósitos aos 28 dias em relação aos espécimes sem adição de fibra. Observam-se, também, reduções na massa específica e na trabalhabilidade dos espécimes com adição de fibra de aramida Kevlar em comparação aos sem adição. Em relação à resistência ao impacto, conclui-se que os compósitos com adição de fibra de aço e fibra de aramida são os que apresentaram melhor comportamento dinâmico em relação a energia de ruptura acumulada e à energia para aparecimento da primeira fissura, respectivamente.

Desenvolvimento de um compósito de espuma rígida de poliuretana de mamona e fibras de sisal para isolação térmica

The search for sustainable technologies that can contribute to reduce energy consumption is a great challenge in the field of insulation materials. In this context, composites manufactured from vegetal sources are an alternative technology. The principal objectives of this work are the development and characterization of a composite composed by the rigid polyurethane foam derived from castor oil (commercially available as RESPAN D40) and sisal fibers. The manufacture of the composite was done with expansion controlled inside a closed mold. The sisal fibers where used in the form of needlepunched nonwoven with a mean density of 1150 g/m2 and 1350 g/m2. The composite characterization was performed through the following tests: thermal conductivity, thermal behavior, thermo gravimetric analysis (TG/DTG), mechanical strength in compression and flexural, apparent density, water absorption in percentile, and the samples morphology was analyzed in a MEV. The density and humidity percentage of the sisal fiber were also determined. The thermal conductivity of the composites was higher than the pure polyurethane foam, the addition of nonwoven sisal fibers will become in a higher level of compact foam, reducing empty spaces (cells) of polyurethane, inducing an increase in k value. The apparent density of the composites was higher than pure polyurethane foam. In the results of water absorption tests, was seen a higher absorption percent of the composites, what is related to the presence of sisal fibers which are hygroscopic. From TG/DTG results, with the addition of sisal fibers reduced the strength to thermal degradation of the composites, a higher loss of mass was observed in the temperature band between 200 and 340 °C, related to urethane bonds decomposition and cellulose degradation and its derivatives. About mechanical behavior in compression and flexural, composites presented a better mechanical behavior than the rigid polyurethane foam. An increase in the amount of sisal fibers induces a higher rigidity of the composites. At the thermal behavior tests, the composites were more mechanically and thermally resistant than some materials commonly used for thermal insulation, they present the same or better results. The density of nonwoven sisal fiber had influence over the insulation grade; this means that, an increaser in sisal fiber density helped to retain the heat

Caracterização mecânica e térmica de compósitos de poli (cloreto de vinila) reforçados com fibras de sisal

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Reciclagem de poliestireno expandido: compósito com fibras de sisal para confecção de placas de circuito impresso

In this work polystyrene composites reinforced with recycled sisal fibers were processed, in order to apply in the manufacture of printed circuit boards. A thermoplastic matrix of recycled polystyrene was used, this material came from waste expanded polystyrene (EPS) used in appliance's packages. Composites were prepared with 15% and 25% of sisal fibers. To obtain the composites, wasted EPS and natural sisal fibers were chosen, to encourage recycling and reuse of household waste and also the use of renewable resources. The composites were analyzed by standard tensile and flexural test, in order to verify the mechanical properties of the material. The characterization of the composite was done by scanning electron microscopy (SEM) , thermogravimetry (TGA / DTG) , differential scanning calorimetry (DSC) and dielectric analysis . The analysis of the results showed that the percentage of fibers in the composite influences directly the thermal and mechanical properties. Plates with a lower percentage of fibers showed superior properties at a higher percentage. The composite material obtained is easy to process and it's use is feasible for the confection of printed circuit boards, considering it's mechanical, thermal and insulative properties

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Análise numérica de freqüência natural de materiais compósitos híbridos com memória de forma

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007.

Análise estática de vigas em materiais compósitos usando computação simbólica

Na presente dissertação estuda-se o comportamento mecânico em vigas construídas em materiais compósitos, abordando diferentes teorias de base. Foram desenvolvidos dois elementos Lagrangeanos de viga-barra, baseados na teoria ao corte de primeira ordem e na teoria ao corte de ordem superior, quadráticos e cúbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicação de computação simbólica MAPLE e comparados com soluções alternativas. Foram realizados estudos em análise estática linear e nesse contexto foi estudada a influência da variação dos ângulos de orientação das fibras e do número de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.

Influência da variabilidade dos materiais compósitos na resposta dinâmica de estruturas laminadas

Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Reforço de elementos estruturais de madeira com materiais compósitos de matriz polimérica

A necessidade de manutenção e reabilitação de estruturas de madeira antigas é, nos dias de hoje, um aspeto bastante importante a nível mundial. Assim, o estudo da eficácia de alguns sistemas de reforço torna-se fulcral. A presente dissertação é um estudo experimental sobre reforço de estruturas de madeira com materiais compósitos. Os materiais compósitos utilizados na componente experimental foram polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer) e estes foram colados ao substrato de madeira com resina epoxídica. O estudo experimental foi composto por duas fases. Na primeira fase realizaram-se ensaios de corte simples e na segunda fase ensaios de flexão. Os ensaios de corte simples foram realizados de modo a estudar a ligação CFRP-madeira e a analisar a influência do comprimento colado de CFRP ao substrato de madeira. Para tal, utilizaram-se duas técnicas de reforço, a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) em que os laminados de CFRP são colados exteriormente e a técnica NSM (Near Surface Mounted) em que os laminados de CFRP são colados numa ranhura feita no provete de madeira. Foram realizados 17 ensaios de corte simples, 10 com a técnica EBR e 7 com a técnica NSM. Na segunda fase, foram realizados 3 ensaios de flexão sobre pavimentos de madeira reforçados com laminados de CFRP. Para estes ensaios também se utilizaram duas técnicas de reforço, a técnica EBR e uma técnica em que o laminado de FRP é ancorado nas extremidades das vigas. Numa fase final os resultados foram analisados e comparados de modo a tirar conclusões. Concluíu-se que a técnica de reforço NSM apresenta um desempenho superior à técnica EBR nos ensaios de corte simples. Comparativamente à técnica EBR, os pavimentos de madeira com o laminado de CFRP ancorado nas extremidades das vigas apresentaram um melhor desempenho.

Materiais compósitos com incorporação de cânhamo industrial

Projeto de Investigação integrado de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Estudo do comportamento de materiais compósitos fibrosos para aplicação como reforço de base de fundações superficiais

Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de resistência e deformabilidade de misturas solo-cimento-fibra. O estudo experimental consistiu de duas etapas, denominadas de etapa de laboratório e etapa de campo. Na etapa de laboratório foi verificada a influência da adição de fibras de polipropileno no comportamento tensão x deformação de um solo arenoso cimentado e não cimentado. Ensaios de resistência à compressão triaxial foram realizados para avaliar os efeitos da porcentagem de fibras, do comprimento das fibras, do diâmetro das fibras, da porcentagem de cimento, da densidade relativa, da tensão de confinamento e da distribuição granulométrica no comportamento do compósito. Na etapa de campo, o comportamento carga x recalque do solo arenoso cimentado reforçado com fibras foi avaliado, juntamente com os mecanismos de ruptura de cada compósito, através da execução de ensaios de placa de 0,30 m e 0,60 m de diâmetro sobre camadas tratadas de 0,30 m de espessura. Os métodos propostos por Vesic (1975), Meyerhof & Hanna (1978) e Thomé (1999) foram utilizados para a previsão da capacidade de suporte das camadas tratadas em campo A partir dos resultados obtidos chegou-se às seguintes conclusões: (1) a influência da inclusão de fibras sobre as propriedades mecânicas do compósito depende fundamentalmente das propriedades da matriz; (2) a porcentagem de cimento e a tensão de confinamento exercem forte influência no comportamento mecânico do material compósito; (3) o efeito da inclusão de fibras é mais evidente para maiores comprimentos e maiores teores de fibras, sendo seu efeito mais pronunciado para materiais compósitos com maiores densidades; (4) a influência das fibras na resistência de pico e última do material depende também do diâmetro das fibras e da distribuição granulométrica do solo; (5) O comportamento carga x recalque do solo cimentado é influenciado pela adição das fibras, alterando principalmente o comportamento pós-pico e o mecanismo de ruptura; (6) os valores de previsão da capacidade de suporte das camadas cimentadas, com e sem reforço de fibras, apresentam boa aproximação com os valores experimentais.

Avaliação de resinas Epóxi para fabricação de materiais compósitos pelo processo de pultrusão

A utilização de resinas epóxi na fabricação de materiais compósitos vem crescendo substancialmente nos últimos anos. O processo de pultrusão também acompanha esta tendência e a demanda por dados técnicos a respeito desta resina vem crescendo, sendo cada vez mais objeto de pesquisa em universidades e empresas. A pultrusão é um processo contínuo de fabricação de materiais compósitos. O processo consiste basicamente em duas etapas a saber: a impregnação, onde se tem a aplicação da mistura com resina, endurecedor e aditivos sobre as fibras; a cura do perfil, onde o material compósito passa pelo processo de reticulação, adquirindo sua forma final e suas diferentes propriedades mecânicas, físicas e químicas. O interesse deste trabalho reside especialmente sobre este tipo de resina pelo fato de que seu emprego no processo de pultrusão confere excelentes propriedades químicas e elétricas ao perfil fabricado. Dadas às características do processo de pultrusão, o conhecimento do comportamento da resina, do ponto de vista físico e cinético, é requisito básico para a obtenção de produtos de qualidade. Apresentando um comportamento diferenciado de resinas poliéster, as resinas epóxi possuem características especiais que tornam o seu uso no processo de pultrusão bastante desafiador. Através de ensaios térmicos (calorimetria exploratória diferencial – DSC- e análise termogravimétrica – TGA) foi possível verificar o comportamento das resinas epóxi misturadas com endurecedor As resinas estudadas apresentaram boa resistência térmica, com temperaturas de degradação superiores a 1500C. Quando testadas no DSC, as resinas apresentaram diferentes calores de reação para cada um das condições testadas, destacando-se a resina LY-553 como adequada para uso no processo de pultrusão. Testes verificando tempo de gel e viscosidade complementaram os dados, fornecendo informações úteis para o estudo das resinas na área de impregnação no processo de pultrusão. Estes testes confirmaram a aplicabilidade da resina LY-553 no processo de pultrusão, bem como qualificaram a resina GY-281 como uma possível alternativa para a produção de perfis pultrudados.

Aplicação da teoria da homogeneização em materiais compósitos viscoelásticos

Materiais compósitos são empregados nos mais diversos tipos de estruturas (civis, mecânicas, aeronáuticas, etc.). A possibilidade de otimização de suas propriedades, frente às solicitações consideradas, representa uma grande vantagem na sua utilização. A teoria da homogeneização permite a avaliação da influência de detalhes microestruturais nas características do composto através do estudo de uma célula elementar. Os deslocamentos periódicos dessa célula são aproximados com expansões ortogonais polinomiais. A exatidão dos cálculos elásticos está associada ao grau dos polinômios utilizados. O procedimento numérico no modelo viscoelástico é incremental no tempo, utilizando-se de variáveis de estado, cuja implementação proporciona grande economia computacional, pois evita o cálculo de integrais hereditárias. A influência de diversos parâmetros físicos na constituição dos compósitos de fibras unidirecionais estudados é discutida e comparada com resultados obtidos com modelos em elementos finitos, tanto em elasticidade, quanto em viscoelasticidade sem envelhecimento. Para o caso de envelhecimento, no qual as características dos constituintes são variáveis com o tempo, é mostrada a resposta dos compósitos sob relaxação para diferentes instantes iniciais de carregamento em situações de "softening" (ou abrandamento) e "hardening" (ou endurecimento).