Utilização de modelos analíticos para verificação do comportamento de fluência em compósitos Carbono/Epóxi.
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Data
2024
Autores
Kuo, Roxana
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Resumo
Os compósitos poliméricos de alto desempenho apresentam propriedades mecânicas de alta performance, sendo assim, possuem grandes aplicações nos setores automobilístico e aeroespacial. A resistência do material pode ser influenciada pela forma como ele é processado, pela solicitação mecânica e pela temperatura. Quando o material é submetido a uma carga ou deformação por muito tempo em diferentes temperaturas, isso afeta a efetividade de transferência de reforço e aumenta a mobilidade das moléculas, alterando sua resistência. Desse modo, com o intuito de entendimento de propriedades tempo -dependentes, o presente trabalho visa o estudo dos parâmetros de fluência e do comportamento viscoelástico em baixas cargas, com foco no estado vítreo dos compósitos de epóxi reforçados com fibra de carbono produzidos pelo processo de enrolamento filamentar com ângulos de orientação distintos: [0]4, [30]4 e [60]4. As respostas de fluência foram estudadas com base em modelos analíticos (Weibull, Findley e Burger) e em termos de relação estrutura e propriedade. Concluiu-se que foi possível aplicar os modelos com cargas relativamente baixas, apesar de algumas variáveis dos modelos não representarem fisicamente o sistema. Mesmo assim, a deformação instantânea elástica pareceu seguir uma tendência, possibilitando a formulação de modelos futuros para predição de fluência em altas cargas e módulo elástico estático.
Abstract
High-performance polymer composites exhibit high mechanical properties and, as such, have broad applications in the automotive and aerospace sectors. The strength of the material can be influenced by its processing method, mechanical stress, and temperature. When the material is subjected to load or deformation for extended periods at various temperatures, this affects the effectiveness of reinforcement transfer and increases molecular mobility, altering its strength. Thus, in order to understand time-dependent properties, this work aims to study creep parameters and viscoelastic behavior under low loads, focusing on the glassy state of carbon fiber-reinforced epoxy composites produced by the filament winding process with different orientation angles: [0]4, [30]4, and [60]4. Creep responses were studied using analytical models (Weibull, Findley and Burger) and in terms of the structure-property relationship. It was concluded that it was possible to apply the models under relatively low loads, although some model variables did not physically represent the system. Nevertheless, the elastic instantaneous deformation appeared to follow a trend, allowing for the formulation of future models to predict creep under high loads and static elastic modulus.
Descrição
Trabalho de Conclusão do Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestruturae Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial para à obtenção do título de bacharel em Engenharia de Materiais.
Palavras-chave
Compósitos, fluência, enrolamento filamentar, modelos analíticos.