[pt] Compósitos são materiais tipicamente não homogêneos e anisotrópicos,tanto do ponto de vista microestrutural quanto de suas propriedadesmecânicas. Os mecanismos de falha são afetados pela distribuição espacial e pela qualidade da adesão na interface reforço-matriz. As técnicas tradicionais de caracterização microscópica são bastante limitadas para caracterizar este tipo de material, já que seções ou projeções bidimensionais podem não revelar completamente a microestrutura anisotrópica. Quando se busca entender a origem de mecanismos de falha, estas limitações são ainda mais importantes. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia de caracterização tridimensional baseada em microtomografia de raios-x. O material avaliado foi um compósito de matriz epóxi reforçado com fibras de vidro alinhadas unidirecionalmente. Corpos de prova (CP) foram tomografados antes e depois de ensaios de flexão em diferentes níveis de tensão. As imagens 3D foram analisadas para visualizar e quantificar vazios e trincas, tanto originados no processo de fabricação como gerados durante o ensaio mecânico. Para visualizar a evolução de defeitos com a tensão/deformação, foi estabelecido um procedimento de registro 3D entre as imagens dos CP´s como recebidos, após ensaio no regime elástico e após a falha. Uma avaliação da incerteza do procedimento foi realizada tomografando mais do que uma vez o CP, registrando e comparando as imagens 3D. Os resultados indicaram um crescimento do volume de defeitos após a falha do material. A visualização 3D de regiões específicas das tomografias permitiram identificar a formação e o crescimento de defeitos gerados pelo esforço mecânico. / [en] Composites are typically no homogeneous and anisotropic materials,
both from the point of microstructural view as well mechanical properties.
The failure mechanisms are affected by the spatial distribution and quality
of the adhesion the interface matrix-reinforcement. The traditional techniques
of microscopic characterization are enough limited to characterize
this type of material since sections or two-dimensional projections may not
fully reveal the anisotropic microstructure. When search to understand the
origin of failure mechanisms, these limitations are even more important. In
the present work, a three-dimensional characterization methodology based
on X-ray microtomography was developed. The material evaluated
was an epoxy matrix composite reinforced with glass fibers unidirectionally
aligned. The samples (CP) were tomographed before and after the bending
tests at different loads. The 3D images were analyzed to identify and
quantify voids and cracks, both defects were originated in the process of
manufacturing as were generated during the mechanical tests. A 3D registration
procedure was developed between the sample images obtained before
and after the bending tests, in the elastic range and after the failure. An
assessment of the uncertainty of the procedure was performed doing more
than one tomography of the samples as received, registering and comparing
the resulting 3D images. The results showed a clear increase in the volume of
the defects after material failure. The 3D visualization of specific regions of
the tomographies allowed the identification of the formation and the growth
of these defects generated by the mechanical stress.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:29681 |
| Date | 18 April 2017 |
| Creators | LORENLEYN DE LA HOZ ALFORD |
| Contributors | SIDNEI PACIORNIK |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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