Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioRLT_DISERT.pdf: 4299592 bytes, checksum: e9cf5f819b0edce432f2bda3973896ee (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The growing demand in the use of composite materials necessitates a better understanding its behavior to many conditions of loading and service, as well as under several ways of connections involved in mechanisms of structural projects. It is know that most of the structural elements are designed with presence of geometric discontinuities (holes, notches, etc) in their longitudinal sections and / or transversals, and that these discontinuities affect the mechanical response of these elements. This work has aims to analyze a study of the mechanical response, when in the presence geometric discontinuity, of polymer matrix composite laminates (orthophthalic polyester) to the uniaxial tensile test. The geometric discontinuity is characterized by the presence of a center hole in the transversal section of the composite. In this study, different kinds of stacking sequences are tested, with and without the presence of the hole, so as to provide better understanding of the mechanical properties. This sense, two laminates were studied: the first is only reinforced by with seven layers short mats of fiberglass-E (CM) and the second where the reinforcement of fiberglass-E comes in the form of bidirectional fabric (CT), with only four layers. The laminate CT has the presence of anisotropy (sense of continuous fibers with respect to the applied load) as the main parameter influencing its mechanical behavior, behavior this, not observed for the CM. In addition to the mechanical properties was also studied the fracture characteristics developed in each composite laminated. The results also showed that the presence of the hole in the transversal section decreased the ultimate strength of laminates and changed the final characteristic of fracture in all kinds of composite laminated studied / A crescente demanda na utiliza??o de materiais comp?sitos torna imprescind?vel uma melhor compreens?o do seu comportamento frente ?s mais diversas condi??es de carga e servi?o, bem como sob as variadas formas de conex?es (fixa??es) envolvendo mecanismos nos projetos estruturais. Sabe-se que a maioria dos elementos estruturais ? projetada com presen?a de descontinuidades geom?tricas (furos, entalhes, ranhuras, etc) em suas se??es longitudinais e/ou transversais, e que essas descontinuidades alteram a resposta mec?nica desses elementos. Este trabalho tem como objetivo analisar um estudo da resposta mec?nica, quando em presen?a de descontinuidade geom?trica, de laminados comp?sitos de matriz polim?rica/fibras de vidro frente ao ensaio de tra??o uniaxial. A descontinuidade geom?trica ? caracterizada pela presen?a de um furo conc?ntrico na se??o transversal do comp?sito. Nesse estudo, diferentes tipos de configura??es s?o testados, com e sem a presen?a do furo, de forma a proporcionar melhor entendimento das propriedades mec?nicas. Neste sentido, dois laminados comp?sitos polim?ricos foram estudados: o primeiro ? unicamente refor?ado com sete camadas de mantas de fibras curtas de vidro-E (CM) e o segundo onde o refor?o de fibras de vidro-E vem na forma de tecido bidirecional (CT), com apenas quatro camadas. O laminado CT tem a presen?a da anisotropia (sentido das fibras cont?nuas com rela??o ? carga aplicada) como principal par?metro influenciando no comportamento mec?nico do mesmo, comportamento este, n?o observado para o CM. Al?m das propriedades mec?nicas, tamb?m foi estudado as caracter?sticas da fratura desenvolvidas em cada laminado comp?sito. Os resultados mostraram que, em um estudo comparativo, a presen?a do furo conc?ntrico na se??o transversal diminuiu a resist?ncia ?ltima dos laminados e alterou a caracter?stica final da fratura em todos os tipos de laminados comp?sitos estudados

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-12-29T16:57:52Z No. of bitstreams: 1 RobertoJoseDeMedeiros_TESE.pdf: 7235998 bytes, checksum: b68f913160c40f812b2fd7d6568b2bb6 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-02T19:22:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RobertoJoseDeMedeiros_TESE.pdf: 7235998 bytes, checksum: b68f913160c40f812b2fd7d6568b2bb6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-02T19:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoJoseDeMedeiros_TESE.pdf: 7235998 bytes, checksum: b68f913160c40f812b2fd7d6568b2bb6 (MD5) Previous issue date: 2016-06-17 / Constitu?dos de uma fase aglutinante (matriz) e outra (refor?os) que lhes conferem sustentabilidade e capacidade de suporte de carga, os materiais comp?sitos encontram-se cada vez mais consagradamente estabelecidos no meio tecnol?gico, tanto das pesquisas quanto do uso industrial, em face da variedade de suas aplica??es, possibilidades de utiliza??o e configura??es sempre inovadoras de concep??o. Matrizes e refor?os ligam-se sem fus?o permitindo a conserva??o de suas caracter?sticas particulares, mas conferem novas propriedades ao novo material, que originam, possibilitando a prepara??o deste, segundo conforma??o desejada para uma finalidade determinada. Neste sentido, no trabalho de pesquisa que ora se apresenta, foi idealizado um comp?sito laminado a base de uma resina polim?rica termofixa do tipo Ep?xi ?ster Vin?lica, refor?ada com 8 (oito) camadas de um tecido h?brido bidirecional constitu?do por fibras kevlar na dire??o urdume e fibras de carbono na dire??o trama; esse material comp?sito foi definido como LC (Laminado Comp?sito a base de tecido h?brido bidirecional carbono/kevlar). O estudo do comportamento mec?nico desse comp?sito laminado LC foi realizado segundo enfoques experimental, anal?tico e num?rico com o objetivo geral de determinar suas respectivas propriedades mec?nicas (principalmente, resist?ncia ?ltima e m?dulo el?stico), levando em conta a propriedade de anisotropia do tecido h?brido e a presen?a de descontinuidade geom?trica (furo circular conc?ntrico). No caso da descontinuidade geom?trica, foram determinados os par?metros ?ao? e ?do? correspondentes, respectivamente, aos crit?rios de falha ASC (Average Stress Criterion) e PSC (Point Stress Criterion), os quais caracterizam as dist?ncias da regi?o de concentra??o de tens?es na vizinhan?a do furo. O enfoque num?rico consistiu em analisar o comportamento de dois modelos num?ricos semi-emp?ricos propostos, simulados pelo M?todo dos Elementos Finitos (MEF) e, respectivamente, referenciados como IFA-CTPF/SF, para os grupos de corpos de prova sem furo, ou como IFA-CTPF/CF, para os grupos de corpos de prova com presen?a de furo conc?ntrico. A partir do crit?rio de falha PSC, os resultados obtidos para propriedades e par?metros averiguados, tanto sob o enfoque anal?tico quanto sob o enfoque num?rico, apresentam-se coerentemente consistentes com os dados experimentais, nas duas dire??es consideradas para solicita??o do laminado LC (dire??o fibras de carbono ou dire??o fibras kevlar); resultados an?logos, provenientes da aplica??o do crit?rio de falha ASC sob enfoque num?rico, n?o se mostraram t?o satisfat?rios em face dos dados experimentais correspondentes ou dos oriundos da avalia??o sob enfoque anal?tico. Todo o estudo do comportamento mec?nico foi com base no ensaio de tra??o uniaxial. A caracteriza??o f?sica do laminado LC foi feita mediante ensaios de Densidade Volum?trica e Calcina??o, este ?ltimo para obten??o dos teores (em termos percentuais) dos par?metros microestruturais (matriz, fibras e vazios). A an?lise da fratura mec?nica foi realizada a partir da Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV), com o objetivo de identificar os danos originados em suas microestruturas. / Composite materials consist of an agglutinative phase (matrix) and another (reinforcements) that provides them with sustainability and load bearing capacity. Their multiple applications, possible uses and always innovative conceptions mean they are being increasingly used in technological fields, in both research and industrial use. Matrices and reinforcements bind without fusion, conserving their particular characteristics, but providing novel properties to the new material formed for a given purpose. In this respect, the present study designed a based epoxy vinyl ester thermoset polymer resin laminate composite, reinforced with eight layers of a bidirectional hybrid fabric consisting of Kevlar fibers in the warp direction and carbon fibers in the weft direction; this composite material was denominated CL (carbon/Kevlar bidirectional hybrid fabric-based composite laminate). The mechanical behavior study of this CL laminate composite was conducted using an experimental, analytical and numerical approach with the general aim of determining its mechanical properties (primarily ultimate tensile strength and modulus of elasticity), considering the anisotropy of the hybrid fabric and the presence of geometric discontinuity (circular hole). In the event of geometric discontinuity, distances characteristics ?ao? and ?do?, corresponding to the Average Stress Criterion (ASC) and Point Stress Criterion (PSC), were determined, characterizing the extent of stress concentration around the hole. Numerical focus consists of analyzing the behavior of two proposed semiempirical models, simulated using the finite element method (FEM) and referenced respectively as HA-SFFP/H (Influence of the Concentric Hole/Anisotropy in the Stress Field and Failure Prevention), for the test specimens with concentric hole and HA-SFFP/O for the test specimens without concentric hole (original condition). The entire mechanical behavior study was based on the uniaxial tensile test. The physical characterization of the CL laminate was conducted using volumetric density and calcination tests, the latter to obtain levels (percentages) of microstructural parameters (matrix, fibers and voids). Mechanical fracture analysis was carried out using a scanning electron microscope (SEM), in order to identify microstructural damage. In general, anisotropy and the presence of a circular hole directly influenced the results. The semiempirical models proposed were satisfactory in their predictions, mainly the model based on the Point Stress Criterion. / 2018-07-23

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioRLT_TESE_Capa_ate_pag58.pdf: 1954386 bytes, checksum: d88b3653eaeaeec9f2c0ce6f5549f9ef (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The growing demand in the use of composite materials necessitates a better understanding of its behavior related to many conditions of loading and service, as well as under several ways of connections involved in mechanisms of structural projects. Within these project conditions are highlighted the presence of geometrical discontinuities in the area of cross and longitudinal sections of structural elements and environmental conditions of work like UV radiation, moisture, heat, leading to a decrease in final mechanical response of the material. In this sense, this thesis aims to develop studies detailed (experimental and semi-empirical models) the effects caused by the presence of geometric discontinuity, more specifically, a central hole in the longitudinal section (with reduced cross section) and the influence of accelerated environmental aging on the mechanical properties and fracture mechanism of FGRP composite laminates under the action of uniaxial tensile loads. Studies on morphological behavior and structural degradation of composite laminates are performed by macroscopic and microscopic analysis of affected surfaces, in addition to evaluation by the Measurement technique for mass variation (TMVM). The accelerated environmental aging conditions are simulated by aging chamber. To study the simultaneous influence of aging/geometric discontinuity in the mechanical properties of composite laminates, a semiempirical model is proposed and called IE/FCPM Model. For the stress concentration due to the central hole, an analisys by failures criteria were performed by Average-Stress Criterion (ASC) and Point-Stress Criterion (PSC). Two polymeric composite laminates, manufactured industrially were studied: the first is only reinforced by short mats of fiberglass-E (LM) and the second where the reinforced by glass fiber/E comes in the form of bidirectional fabric (LT). In the conception configurations of laminates the anisotropy is crucial to the final mechanical response of the same. Finally, a comparative study of all parameters was performed for a better understanding of the results. How conclusive study, the characteristics of the final fracture of the laminate under all conditions that they were subjected, were analyzed. These analyzes were made at the macroscopic level (scanner) microscope (optical and scanning electron). At the end of the analyzes, it was observed that the degradation process occurs similarly for each composite researched, however, the LM composite compared to composite LT (configurations LT 0/90? and LT ?45?) proved to be more susceptible to loss of mechanical properties in both regarding with the central hole as well to accelerated environmental aging / A crescente demanda na utiliza??o dos materiais comp?sitos torna imprescind?vel uma melhor compreens?o do seu comportamento frente ?s mais diversas condi??es de carga e servi?o, bem como sob as variadas formas de conex?es envolvendo mecanismos nos projetos estruturais. Dentro dessas condi??es de projeto destaque se faz para a presen?a de descontinuidades geom?tricas na ?rea de se??es transversal e ou longitudinal dos elementos estruturais, assim como, condi??es ambientais de servi?o como a radia??o UV, a umidade, o calor, que levam a um decr?scimo na resposta mec?nica final do material. Neste sentido, essa tese tem como objetivo o desenvolvimento de estudos (experimental e modelos semi-emp?ricos) detalhados dos efeitos causados pela presen?a de descontinuidade geom?trica, mais especificamente um furo conc?ntrico na se??o longitudinal (com redu??o da se??o transversal), assim como, da influ?ncia do envelhecimento ambiental acelerado nas propriedades mec?nicas e mecanismo de fratura de laminados comp?sitos de PRFV sob a a??o de cargas uniaxiais de tra??o. Estudos referentes ao comportamento morfol?gico e de degrada??o estrutural dos laminados comp?sitos s?o realizados, atrav?s de an?lises macrosc?picas e microsc?picas das superf?cies afetadas, al?m da avalia??o mediante a T?cnica de Media??o de Varia??o de Massa (TMVM). As condi??es de envelhecimento ambiental acelerado ser?o simuladas atrav?s da c?mara de envelhecimento. Para avalia??o da influ?ncia simult?nea do envelhecimento/descontinuidade geom?trica nas propriedades mec?nicas dos laminados comp?sitos, um modelo semi-empirico ? proposto e denominado de Modelo IE/FCPM. Para o caso da presen?a da concentra??o de tens?o devido ao furo conc?ntrico, a mesma ? avaliada a partir do uso dos crit?rios de falhas da Tens?o M?dia (Average-Stress Criterion) e da Tens?o Pontual (Point-Stress Criterion). Dois laminados comp?sitos polim?ricos, confeccionados industrialmente, foram estudados: o primeiro ? unicamente refor?ado com mantas de fibras curtas de vidro/E (LM) e o segundo onde o refor?o de fibras de vidro/E vem na forma de tecido bidirecional (LT). Na concep??o das configura??es dos laminados a presen?a da anisotropia ? fundamental para a resposta mec?nica final dos mesmos. Por fim, um estudo comparativo entre todos os par?metros foi realizado para uma melhor compreens?o dos resultados. Como estudo conclusivo, as caracter?sticas da fratura final dos laminados sob todas as condi??es que os mesmos foram submetidos, foram analisadas. Essas an?lises foram feitas em n?veis macrosc?pico (scanner) microsc?pico (?ptico e eletr?nico de varredura). Ao t?rmino das an?lises foi observado que o processo de degrada??o se d? de forma semelhante para cada comp?sito pesquisado, no entanto, o laminado comp?sito LM quando comparado ?s configura??es LT 0/90? e LT ?45? do laminado comp?sito LT, se mostrou mais suscept?vel a perda de propriedades mec?nicas tanto em rela??o ? presen?a do furo conc?ntrico como em rela??o ao envelhecimento ambiental acelerado