| Resumo : |
Essa dissertação de mestrado apresenta um estudo numérico e experimental dos efeitos de tenacidade à fratura em tração de laminados compósitos de carbono/epóxi sujeitos a diferentes taxas de deformação. Os objetivos da tese podem ser divididos em quatro partes: (I) Adaptar o dispositivo projetado numericamente à barra de Hopkinson; (II) Manufatura dos corpos de provas projetados numericamente utilizando a técnica RIFT(Resin infusion under flexible tooling); (III) realizar os ensaios experimentais de caracterização da tenacidade à fratura no regime estático e dinâmico (IV) e verificar quais mecanismos de falha influenciaram na resposta do problema por meio da microscopia eletrônica de varredura. Modelos numéricos foram desenvolvidos utilizando o ABAQUS 6.14 no modo Dynamic Explicit sendo considerada a degradação do material e seus modos de falha através do uso de um modelo constitutivo de dano. A utilização do modelo numérico foi adotada para verificar qual seria o projeto mais otimizado, possibilitando modificar a barra de Hopkinson convencional, em compressão para tração. Foram também analisados os comportamentos da propagação da trinca no corpo de prova modelado numericamente. No final é realizada uma comparação das vantagens e desvantagens de cada configuração desenvolvida numericamente. A partir dos resultados numéricos, foram manufaturados os corpos de prova do tipo SENB, os entalhes e as trincas. Para a manufatura do corpo de prova utilizou-se a técnica da infusão da resina a vácuo RIFT. Uma nova função de correção geométrica através do uso do método numérico integral-J foi proposta, depois que ensaios estáticos mostraram a limitação da norma ASTM para materiais ortotrópicos. O projeto experimental utilizando a técnica flexão de quatro pontos na barra de Hopkinson foi adaptado para o ensaio no regime dinâmico. Foram feitos ensaios experimentais em três taxas distintas de deformação para caracterização dos efeitos na tenacidade à fratura dos compósitos laminados. Por fim, analisou-se fractográficamente as amostras ensaiadas via Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para identificar os tipos de falhas ocorridas no material. Através dos resultados nota-se uma dependência da resposta do material com relação a taxa de carregamento aplicado ao problema, isso mostra a importância do entendimento e compreensão, devido à falta de informações disponível na literatura, do comportamento dinâmico aplicado aos materiais compósitos, principalmente no que diz respeito no desenvolvimento de estruturas aeronáuticas resistente a impactos. Mostra também a importância do desenvolvimento de novas técnicas e normas para caracterização desse tipo de material no regime dinâmico. |