Comportamento mecânico de um compósito intraply/yarn submetido a impacto de baixa velocidade na presença de concentração de tensão: uma análise experimental e analítica

Abstract

Aliando as propriedades mecânicas e as diferentes aplicações estruturais dos materiais compósitos híbridos surge um interesse em buscar resultados que avaliem tais propriedades. Diante disso, esta tese tem como objetivo fazer uma análise experimental para determinar a resistência residual à flexão pós impacto com e sem concentração de tensão, o fator de concentração de tensão e modelar matematicamente esse comportamento por meio de equações empíricas. Desenvolveu-se dois tipos de laminados compósitos de matriz polimérica, ambos com onze camadas, sendo um compósito híbrido intraply/yarn constituído de oito camadas de tecido bidirecional com fibra de vidro-E e três camadas de tecido bidirecional de mecha híbrida kevlar/vidro-E (LHKV) localizadas nas extremidades e no centro do laminado, submetido as energias de impacto de 77 e 101 J, e um segundo laminado reforçado apenas por tecido bidirecional de vidro-E (LFV) submetido as energias de impacto de 46 e 62 J. Fez-se uma comparação da presença da descontinuidade geométrica (furo de 16 mm) no centro dos corpos de provas para a resistência à flexão antes e pós impacto, para avaliar o efeito do concentrador de tensão, da hibridização e formação do dano. Os resultados experimentais mostraram que o tecido de mecha híbrida melhorou a resistência ao impacto suportando uma maior sequência de impactos de alta energia quando comparado a outros trabalhos na literatura, apresentando uma redução da área do dano, com baixa delaminação permitindo a possibilidade de reparo, bem como a recuperação de suas propriedades residuais. Dos testes realizados, verificou-se também que o dano foi 50 % maior que o fator de concentração do material sem hibridação, com isso, nas amostras híbridas, o dano teve uma influência inferior a 8 % na redução da resistência residual.