| Resumo : |
Este trabalho apresenta um estudo experimental e numérico focado na caracterização do comportamento mecânico de um material compósito de tecido de carbono/epóxi, mais especificamente sobre a tenacidade 'a fratura intralaminar, o qual foi ensaiado em compressão sob a altas taxas de deformação. Um novo método de redução dos dados baseados na avaliação numérica da taxa de energia de deformação liberada, usando o método da integral-J, foi proposto para determinar o fator de intensidade de tensão para compósitos. Simulações com corpos de provas propostos, do tipo Single Edge Notch Bending (SENB) e Double Edge Notch (DEN), com formatos não padronizados, foram realizados usando um modelo constitutivo de dano implementado no software ABAQUS, definido pelo usuário (VUMAT). Este modelo combina mecânica da fratura e mecânica do dano de uma maneira unificada permitindo prever iniciação e progressão de dano. As configurações propostas foram comparadas e as vantagens e desvantagens de cada configuração numérica simulada neste trabalho são apresentadas, assim como as conclusões. As simulações permitiram a definição da melhor configuração do corpo de prova para os ensaios de tenacidade a fratura intralaminar, o qual foi testado em regime quasi-estático e dinâmico. O novo método de redução dos dados leva em conta o aspecto da geometria ser finita e os efeitos de anisotropia do material. Os ensaios quasi-estáticos foram realizados a uma velocidade de 0,4 mm/min usando um equipamento universal de testes, enquanto os experimentos dinâmicos foram realizados a taxas de deformação de 560 s?1, 690 s?1, 770 s?1, usando uma versão adaptada da Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB), disponível no Laboratório de Estruturas Aeroespaciais no ITA. Uma câmera de alta velocidade foi usada para monitorar a propagação da trinca e encontrar o tempo de início da carga de falha. Os resultados experimentais indicaram que a tenacidade 'a fratura intralaminar dos compósitos laminados tiveram diferenças significativas com a taxa de deformação. Foi utilizado também um Microscópio Eletrônico de Varredura para analisar a superfície de fratura a fim de se verificar os possíveis mecanismos de dano e suas características. Devido a ausência de informações disponíveis na literatura, os resultados mostram a relevância da compreensão do comportamento dinâmico dos materiais compósitos, e são de interesse da comunidade científica acadêmica e militar. O conteúdo 'e importante, por exemplo, para o desenvolvimento de estruturas que estão sujeitas a impactos de pássaros, granizos e outros objetos. |