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Influência do dano resultante do processo de furação no comportamento à fadiga de materiais compósitos
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Orientador(es)
Resumo(s)
A combinação das características específicas dos materiais compósitos, como elevada rigidez e baixo peso, tem conduzido ao aumento da sua utilização industrial. Quando se trata de materiais compósitos de alto desempenho, nomeadamente os compósitos de matriz epóxida e reforço de fibras de carbono, a sua utilização, inicialmente associada apenas a sectores de alto valor acrescentado, tem vindo a ser generalizada, com destaque para a indústria automóvel, para construção das estruturas dos módulos dos passageiros. Para a montagem das estruturas referidas e de modo a efectuar a ligação entre componentes produzidos neste tipo de materiais recorre-se normalmente ao processo de furação, devido à necessidade de obtenção de furos para a rebitagem e fixação aparafusada. O dano mais importante que ocorre devido a este processo é a delaminação, provocada pela acção da força axial e que tem influência directa na resistência do material. As estruturas em material compósito exigem padrões elevados de segurança e fiabilidade e a vida útil em serviço das estruturas pode ficar comprometida pela existência de falhas no material, pelo que é muito importante analisar os efeitos do dano provocado pelo processo.
Assim, o objectivo deste trabalho é o estudo da influência do dano de delaminação sobre o comportamento do material à fadiga, para ser possível quantificar a vida de um componente com furo quando sujeito a cargas cíclicas. Como a delaminação provocada pelo processo de furação altera a morfologia da geometria do furo, é importante analisar quais os seus efeitos. O conjunto de valores dos parâmetros do processo foi definido com base na literatura consultada e tendo como propósito a obtenção de furos com diferentes danos, quantificados pelo factor de delaminação. Para caracterização do material utilizado, realizaram-se ensaios mecânicos de tracção, para obtenção das curvas respectivas. Procedeu-se então à simulação e respectiva validação experimental de cada um dos ensaios considerados.
Foi possível verificar a influência do dano na ocorrência de fractura, e observou-se que a quantidade de dano é um factor importante, mas constatou-se que a geometria da zona delaminada é o factor mais relevante quando se trata da análise da fadiga do material e que a orientação das falhas é o principal factor para a rotura do componente.
Descrição
Palavras-chave
Fadiga Delaminação Laminados Carbono/Epóxido Furação de alta velocidade Propriedades mecânicas