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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/21545 |
| Date | 17 June 2016 |
| Creators | Medeiros, Roberto Jos? de |
| Contributors | 16080564491, Freire J?nior, Raimundo Carlos Silverio, 02306444498, Ferreira, Evans Paiva da Costa, 72074094434, Felipe, Raimundo Nonato Barbosa, 39357392491, Tino, Sergio Renan Lopes, 05007190470, N?brega, Selma Hissae Shimura da, Aquino, Eve Maria Freire de |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ENGENHARIA MEC?NICA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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