Tarikatlann Oluşması ve Bunun Sonuçlan

A análise microestrutural do laminado compósito híbrido (LCH) mostra que o mesmo apresenta regiões ricas em resina nas interfaces entre as camadas constituintes, ver figura 74, o que pode levar, durante o carregamento, ao surgimento de fendas nessas regiões devido à baixa resistência mecânica da resina. Esse fenômeno está associado ao tipo de processo de fabricação utilizado na obtenção do compósito.

5.2.2 Ensaio de Tração Uniaxial

Os ensaios foram realizados obedecendo ao que determina a norma técnica, ASTM D 3039M – 00. A resposta do material para os cinco corpos de provas escolhidos com ensaios válidos, tendo em vista a fratura ter ocorrido dentro do galgo, pode ser vista na Figura 75. Observa-se certa linearidade entre a tensão e a deformação até a fratura, característica dos materiais compósitos poliméricos somente a base de fibras de vidro, (FREIRE JUNIOR, 2005).

Deformação (%)

Figura 75 - Gráfico Tensão x Deformação – ensaio de Tração Uniaxial.

Os valores médios obtidos para a resistência última à tração, para o módulo de elasticidade longitudinal (medido na direção de aplicação da carga) e para a deformação de ruptura, para o LCH, são mostrados na Tabela 7. São mostradas também as dispersões percentuais que de modo geral são baixas, levando-se em conta a hibridização do compósito.

Ten

sã

o

(M

Pa

)

Ressalta-se que as dispersões se referem à diferença absoluta entre os resultados obtidos para cada parâmetro.

Ressalva se faz para a maior variação observada nos dados referentes ao módulo de elasticidade, onde essa variação é originada pelo inicio do dano na matriz caracterizada pela microfissuração na mesma. Esse início do dano se dá para um valor da tensão correspondente a aproximadamente 10 MPa.

Tabela 7 – Resultados obtidos do ensaio de Tração Uniaxial. Cor pos de pr ova Máxima car ga

(kN)

Tensão Última (MPa) Modulo de Elasticidade (GPa) CP2 4, 356 33, 793 3,041 CP3 4, 313 33, 875 2,978 CP5 4, 486 35, 321 3,350 CP6 4, 852 37, 296 3,402 CP7 5, 336 41, 850 3,800 Valor es médios 4, 669 36, 427 3,314 Dispersão (% ) 0,010 0,081 0,008

Na Figura 76 são apresentados corpos de prova fraturados do compósito LCH. Na análise macroscópica da característica da fratura, observa-se que a fratura foi bastante localizada, permanecendo o corpo de prova sem grandes variações nas regiões distantes da fratura final. Ressalva se faz para a presença do fenômeno do “rasgamento” das fibras, característica essa comum aos compósitos poliméricos com presença somente de reforços na forma de tecidos (FREIRE JUNIOR, 2005). Esse “rasgamento” indica, na verdade, a presença da fratura adesiva, ou seja, desaderência fibra/matriz.na região de fratura final.

Observa-se também que esse fenômeno se restringe à camada de fibra de vidro, visto que as fibras de juta apresentam uma resistência à tração muito menor e bem próxima à de adesão entre fibra e matriz (interface).

Outras características de fratura macroscópicas como delaminação ou até mesmo microfissuração da matriz nas camadas externas foram observadas.

Figura 76 – Fotografia da fratura obtida no ensaio de Tração Uniaxial

Na análise microscópica da fratura se pode comprovar a presença de microfissuras transversais à aplicação da carga em todas as camadas do laminado, conforme mostram as figuras 77 e 78. As mesmas podem provocar durante a sua propagação fraturas dos tipos coesivas (matriz e fibra), bem como adesivas (interface fibras/matriz). Essas características internas da fratura podem ser mais bem observadas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrada nas figuras 79 e 80.

Na análise da fratura através do MEV se pode ressaltar inicialmente a distribuição das camadas do laminado a partir da superfície de fratura do mesmo. A Figura 79 mostra essa distribuição além da presença de bolha (defeito de processo de fabricação) e as características da fratura, como desaderência fibra/matriz e ruptura de fibras. Todos os tipos de dano estão indicados na Figura

A Figura 80 mostra de forma detalhada a presença de delaminação (desaderência) entre as camadas de fibras de juta e vidro. Observa-se também “buracos” provenientes do fenômeno de “arranque de fibras”, denominada também de fratura adesiva. Já na Figura 81 ressalta-se o dano causado na matriz, tais como a presença de fissuras e fendas.

Figura 77 – Microfissura transversal – Camadas de fibras de vidro e juta – Tração Uniaxial.

Figura 78 – Microfissura transversal na camada de fibras de juta – Fratura coesiva na matriz – Tração Uniaxial.

Fissur a Tr ansver sal

Fissur a nas camadas do LCH

Figura 79 – Configuração do laminado. Características da fratura – Tração Uniaxial.

Figura 80 – Características da fratura – Tração Uniaxial. Camada de fibras de juta ± 45° Camada de fibras de juta 0/90° Camada de fibras de vidro 0/90° Bolha

Delaminação

Ar r anque de fibr as

Ar r anque de fibr as

Desader ência

fibr a/Matr iz

Fibr as de juta

1 mm

Fibr as de vidr o

Figura 81 – Destaque para o dano na resina – Tração Uniaxial.

Ainda dentro da análise da característica da fratura destaque pode ser dado a ausência de delaminação entre as camadas de fibras de juta, apesar da diferença entre as orientações das fibras nas camadas. Esse fato origina tensões interlaminares (entre camadas) as quais quando de alta intensidade podem provocar o fenômeno da delaminação.

5.2.3 Ensaio de Flexão em Três Pontos

Os ensaios de ‘Flexão em Três Pontos’ foram executados com base na norma ASTM D 790 – 96a, que produziram os seguintes dados:

1. Diagrama “Tensão de Flexão x Deformação”;

2. Tabela contendo informações dos corpos de prova e dos valares numéricos relativos aos ensaios;

3. Fotografia do corpo de prova destacando as características macroscópicas da fratura. O ensaio de flexão em três pontos tem características inerentes a esse tipo de ensaio como fratura na face tracionada e com isso a configuração do compósito é de extrema

Fendas na r esina

Fissur as na r esina

importância na resposta final do material. A camada tracionada mais externa do LCH apresenta fibras com direções de ± 45° e isso pode diminuir a resistência à Flexão do laminado frente à situação se nessa mesma camada tivesse direções das fibras de 0 e 90°. A explicação está em que para essas direções teríamos fibras na mesma direção (0°) das tensões de tração. De qualquer forma essa situação é registrada já na segunda camada tracionada do laminado em questão.

A escolha das camadas externas com direções de ± 45°, já justificado anteriormente, se deve ao fato de suportar cargas em outras direções e para outros tipos de carregamento.

A Figura 82 mostra o comportamento do LCH frente a esse ensaio, com reduzida dispersão, ou seja, grande uniformidade entre os resultados obtidos para todos os corpos de provas ensaiados.

Deformação (%)

Figura 82 – Diagrama Tensão x Deformação obtido nos ensaios de Flexão em Três Pontos

Certa linearidade pode ser observada entre a tensão e a deformação com algumas mudanças no comportamento já próxima à fratura final em função do dano nas camadas do laminado.

Os valores médios obtidos para a resistência à Flexão, para módulo de elasticidade e para deflexão máxima, são mostrados na Tabela 8, bem como, os respectivos percentuais de dispersão. Igual que na Tração Uniaxial as dispersões encontradas nos ensaios de Flexão

Te

ns

ão

(M

Pa

)

em Três Pontos também são consideradas baixas, apesar da hibridização. Tabela 8 – Resultados obtidos do ensaio de Flexão em Três Pontos. Identificação dos

corpos de prova

Máxima carga aplicada (N) Tensão Última (MPa) Modulo de elasticidade (GPa) CP1 159,765 55,230 2,590 CP3 161,953 56,714 2,983 CP4 174,218 58,232 3,190 CP5 166,718 56,351 2,850 CP6 167,187 59,489 3,035 Valor es médios 165,968 57,203 2,930 Disper são (% ) 0,145 0,043 0,006