A utilização de materiais compósitos poliméricos em elementos estruturais requer o conhecimento do comportamento durante a vida em serviço. A garantia da integridade destes elementos estruturais de compósitos demanda um estudo do comportamento dependente do tempo, por causa da sua resposta viscoelástica e das inúmeras possibilidades de configurações de fabricação. No presente estudo, foram realizados ensaios de fluência e ruptura por fluência em tração em compósitos unidirecionais fabricados com resina epoxídica e fibra de carbono de alta resistência, com os ângulo das fibras a 60º e 90º em relação à direção do carregamento, nas temperaturas de 25 e 70 ºC. A caracterização viscoelástica do compósito foi realizada por meio das curvas de fluência a vários níveis de carregamento constante em períodos de 1000 h, obtenção do envelope de ruptura por fluência pelas curvas de ruptura por fluência, a determinação da transição do comportamento linear para não linear pelos gráficos isócronos e ainda a comparação das curvas de flexibilidade à fluência com um modelo de predição de comportamento viscoelástico fundamentado na equação de Schapery. Pelos ensaios foi constatada uma modificação no comportamento do material, com relação à resistência, rigidez e deformação, demonstrando que estas propriedades foram afetadas pelo tempo e nível de tensão, especialmente em temperatura de trabalho acima da ambiente. O modelo de predição foi capaz de representar o comportamento à fluência, entretanto deve ser considerada a determinação dos termos das equações, além da variação destes com a tensão aplicada e o tempo decorrido de ensaio. / One of the main requirements for the use of fiber-reinforced polymer matrix composites in structural applications is the evaluation of their behavior during service life. The warranties of the integrity of these structural components demand a study of the time dependent behavior of these materials due to viscoelastic response of the polymeric matrix and of the countless possibilities of design configurations. In the present study, creep and creep rupture test in stress were performed in specimens of unidirectional carbon fiber-reinforced epoxy composites with fibers orientations of 60º and 90º, at temperatures of 25 and 70 ºC. The aim is the viscoelastic characterization of the material through the creep curves to some levels of constant tension during periods of 1000 h, the attainment of the creep rupture envelope by the creep rupture curves and the determination of the transition of the linear for non-linear behavior through isochronous curves. In addition, comparisons of creep compliance curves with a viscoelastic behavior prediction model based on Schapery equation were also performed. For the test, a modification was verified in the behavior of the material, regarding the resistance, stiffness and deformation, demonstrating that these properties were affected for the time and tension level, especially in work temperature above the ambient. The prediction model was capable to represent the creep behavior, however the determination of the equations terms should be considered, besides the variation of these with the applied tension and the elapsed time of test.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-16092009-151300 |
| Date | 06 April 2009 |
| Creators | Farina, Luís Cláudio |
| Contributors | Marinucci, Gerson |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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