Estudo da concentração de tensão dos laminados compósitos sanduíches de resina epóxi com fibra de vidro e núcleo de honeycomb carregados à flexão

Freire Júnior, Raimundo Carlos Silverio

2017-09-15

Materiais compósitos sanduíches

Concentração de tensão

Ensaio de flexão

Esse trabalho consiste no estudo do comportamento das propriedades mecânicas do compósito laminado sanduíche com núcleo de honeycomb, submetido à flexão em 4 pontos, fabricado pela indústria aeronáutica. O mesmo tem como principais objetivos a análise da concentração de tensão e um estudo detalhado dos modelos e critérios de falha que ocorre nesses materiais. De acordo com normas ASTM, confeccionou-se corpos de prova sem furo LS e com furo LSF circular concêntrico. Este estudo foi realizado em diversos laminados compósitos sanduíches com diferentes dimensões de largura e diâmetro do furo. Para o estudo de concentração de tensão efetuou-se o comparativo entre os modelos teórico como o Critério da Tensão Média (Average Stress Criterion - ASC), o Critério da Tensão Pontual (Point Stress Criterion - PSC), o modelo de falha inerente, (Inherent flaw model - IFM) e o Critério de Tensão Máxima (Maximum Stress criterion - MSC) em conjunto com os dados experimentais e os resultados de simulação matemática pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). Além disso, foram também desenvolvidas técnicas de análise, já consagradas na literatura, para determinação das propriedades mecânicas residuais devido a influência do furo, com o objetivo de produzir um modelo de falha que defina o comportamento do material sob ação da concentração de tensão. Todos os comparativos foram feitos com o intuito de se obter uma boa previsibilidade entre os dados experimentais com os modelos propostos e os resultados numéricos. Já a análise da concentração de tensão em torno do furo foi realizada pelo monitoramento da tensão média dos extensômetros submetido até a tensão máxima de flexão. A modificação dos métodos PSC, ASC e IFM, a partir dos resultados experimentais do LSF, é algo que foi verificado com exclusividade neste trabalho, onde traz uma metodologia nova para a área de concentração de tensões em compósitos. A partir dos dados experimentais e da micromecânica, dos resultados analítico e matemáticos (MEF) gerou-se curvas de concentração de tensão em torno do furo. Quando D/W era superior a 0,3 os valores analíticos começaram a apresentar concentração de tensões superior ao valor obtido experimentalmente, como no caso das amostras W90D32 e W90D38.