Influência do carregamento em flexão nos efeitos de envelhecimento em vigas de compósito vidro/epóxi

Abstract

Materiais compósitos são geralmente utilizados por apresentarem boa versatilidade para o design de novos produtos, baixa massa específica e resistência mecânica compatível com várias aplicações estruturais. No entanto, eles têm trazido preocupações relativas à disposição final no ambiente pelo desconhecimento de seu desempenho com o passar do tempo. A previsão das propriedades é dificultada se este material estiver sujeito a um carregamento combinado ao envelhecimento. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é analisar o envelhecimento de materiais compósitos poliméricos unidirecionais vidro/epóxi moldado pelo processo de Moldagem por Transferência de Resina (RTM) comparando as propriedades obtidas nos ensaios mecânicos antes e após envelhecimento higrotérmico em baixa e alta temperatura, associado ou não a um carregamento mecânico em flexão. Também foram estudadas as propriedades mecânicas do compósito somente sujeito ao carregamento mecânico. Basicamente, este trabalho foi dividido em três etapas: Na primeira parte foi analisado o envelhecimento higrotérmico a 50 °C e 80 °C (este último mais prejudicial às propriedades mecânicas analisadas); em seguida somente carregamento mecânico continuoem flexão e posteriormenteexposição ao envelhecimento em água combinando temperatura (80 °C) × esforço mecânico. Nas três etapas observou-se que as propriedades do laminado orientado em 0° apresentaram um maior declínio. De um modo geral a redução das propriedades mecânicas só com carregamento mecânico foi inferior ao envelhecimento higrotérmico na temperatura de 80 °C, e na exposição à água a 80 °C mais o carregamento em flexão a redução das propriedades foi mais acentuada. Ao analisar os resultados das três etapas verificou-se que a resistência short-beam, a resistência à tração e a resistência à compressão foram às propriedades que tiveram mais influência nas condições de envelhecimento citadas. Assim, posteriormente foi realizada uma análise comparativa para ver se a redução da propriedade em relação ao compósito padrão era a mesma se estudássemos os fatores separados ou junto. Conclui-se então que há necessidade de estudar envelhecimento combinado devido à grande diferença entre a soma dos envelhecimentos isolados ao se comparar com o combinado.

Composite materials are generally used because they present good versatility for new product design, low specific mass and mechanical strength compatible with various structural applications. However, they have raised concerns about the ultimate disposal of this type of material in the environment, or the unfamiliarity of its performance over time. The prediction of properties is difficult if this material is subjected to a combined loading in the aging. In this context, the objective of this work is to analyze the aging of glass / epoxy unidirectional polymeric composites molded by the Resin Transfer Molding (RTM) process comparing the properties obtained in mechanical tests before and after the hygrothermal aging, in low and high temperature, associated or not to a bending mechanical loading. Basically, this work was divided into three stages, the analysis of the hygrothermal aging at 50 ° C and 80 ° C (the latter was more harmful to the analyzed mechanical properties),continuous bending mechanical loading, and at last exposure to aging in water by combining temperature (80° C) × mechanical loading. In the three stages, it was observed that the properties of the 0 ° oriented laminate showed a larger decline. In general, the reduction of the mechanical properties with only mechanical loading was inferior to the hygrothermal aging at the temperature of 80 ° C, and the reduction of the properties was more accentuated withthe exposure to water to 80° C plus bending loading. After analyzing the results, the need of studying combined aging was justified because of the large difference between the sum of the isolated aging when compared to the combined one.Analyzing the results of the three steps, the properties that had more influence on the conditions of aging were the short-beam, tensile and compressive strength. Subsequently, a comparative analysis was carried out to see if the reduction of the property in relation to the composite pattern was the same for the factorsstudied separatelyand together. It was concluded that there is a need to study combined aging due to the large difference between the sum of the aging properties studied in isolation when compared to those studied jointly.