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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15601 |
| Date | 07 February 2014 |
| Creators | Tin?, S?rgio Renan Lopes |
| Contributors | CPF:16080564491, http://lattes.cnpq.br/1196595599227394, N?brega, Selma Hissae Shimura da, CPF:08494534882, http://lattes.cnpq.br/3401274958916898, Freire J?nior, Raimundo Carlos Silv?rio, CPF:02306444498, http://lattes.cnpq.br/1042806990155996, Santos, Marco Antonio dos, CPF:18471200082, Amorim J?nior, Wanderley Ferreira de, CPF:87244152434, http://lattes.cnpq.br/8131607733881361, Aquino, Eve Maria Freire de |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Mec?nica, UFRN, BR, Tecnologia de Materiais; Projetos Mec?nicos; Termoci?ncias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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