Efeito da orientação das fibras no comportamento viscoelástico de GFRP sujeitos a ambientes hostis

Abstract

Os materiais compósitos reforçados com fibras aparecem em grande dimensão em aplicações de engenharia. A escolha destes surge pela possibilidade de se obterem materiais com propriedades mecânicas melhoradas, contribuindo para um aumento na sua integridade estrutural.A presente dissertação tem como objetivo estudar o efeito da orientação, o efeito da solução e a influência no comportamento viscoelástico do compósito, quando submetido a ambientes hostis, neste caso soluções de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio após 30 dias de imersão. Os ambientes hostis promovem a degradação do material, sendo que neste estudo se vai recorrer a ensaios de flexão em três pontos (3PB) e relaxação de tensões (RT) com o intuito de verificar a variação da resistência mecânica do compósito nestes ambientes. Na relaxação de tensões vai ser usado um modelo de ajuste nos resultados experimentais, designado por modelo KWW (Kohlrausch-Williams-Watts). Para entender o impacto da imersão intrinsecamente, os provetes serão também analisados microscopicamente. Os resultados e consequentes análises são apresentadas em gráficos que descrevem o tipo de solicitação efetuada. Todos os resultados vão ser sujeitos a uma comparação com os provetes não colocados em solução, designadas por provetes de controlo.Os resultados de 3PB suportam os resultados de RT na maioria dos casos, e o estudo do efeito da orientação demonstrou que a orientação de 0º é a orientação com mais resistência à RT e a orientação de 45º a menos resistente. No efeito da solução, a massa dos provetes aumentou e diminuiu 3-4% depois de imersos em NaOH e HCl, respetivamente. As orientações apresentam diferentes sensibilidades à relaxação de tensões. A orientação de 0º é menos sensível ao RT e as orientações 45º e 60º são as mais afetadas pela solução. O efeito da solução realça o maior impacto nas propriedades mecânicas na imersão em NaOH que em HCl.

Fiber-reinforced composite materials appear in large sizes in engineering applications. The choice of these materials arises from the possibility of obtaining materials with improved mechanical properties, contributing to an increase in their structural integrity.The present dissertation aims to study the effect of orientation, the effect of the solution and the influence on the viscoelastic behavior when subjected to harsh environments of hydrochloric acid and sodium hydroxide after 30 days of immersion of the study material. The materials when subjected to hostile environments promote material degradation and this study will undergo three-point bending (3PB) and stress relaxation (RT) processes in order to verify the impact of mechanical resistance in these environments. In stress relaxation an adjustment model will be used in the experimental results. To understand the impact of immersion intrinsically, samples will also be analyzed microscopically.The results and consequent analyzes are presented in graphs that describe the type of request made. All results will be subjected to a comparison to the non-solution samples, the control samples.The results of 3PB support the RT results in most cases, and the study of the effect of the orientation has shown that the orientation of 0 ° is the orientation with more resistance to stress relaxation and orientation of 45 ° less resistant. In the effect of the solution, the mass of the test pieces increased and decreased by 3-4% after being immersed in NaOH and HCl, respectively. The orientations present different sensibilities to stress relaxation. The orientation of 0 ° is less sensitive to stress relaxation and the 45 ° and 60 ° orientations are the most affected by the solution. The effect of the solution highlights the greater impact on the mechanical properties of NaOH immersion than HCl.