Effect of hostile environments in the fatigue behaviour of carbon/epoxy laminates

Abstract

A presente dissertação apresenta como principal objetivo efetuar o estudo da resposta à fadiga de laminados de carbono/epóxido, após imersos durante diferentes períodos de tempo em água do mar artificial e água do mar natural, neste caso da Figueira da Foz, Portugal.Após imersos durante 35 dias e 60 dias em ambas as águas, os provetes foram pesados de modo a se poder quantificar a quantidade de água absorvida. De seguida realizaram-se os ensaios de fadiga, consistindo em fadiga por tração. Para possibilitar estes ensaios efetuaram-se preparações especiais no provete, nomeadamente a sua geometria e a maneira como são colocados na máquina. Em relação à geometria testaram-se quatro tipos diferentes (retangular, osso de cão, osso de cão com furo, retangular com furo), tendo-se obtido os resultados mais conclusivos com uma geometria retangular furada no centro. Para colocar os provetes na máquina colou-se, com uma cola instantânea, chapas metálicas em cada uma das extremidades dos provetes, isto de modo a evitar a indentação dos provetes e possíveis escorregamentos entre os provetes e as amarras. Após retirar das respetivas águas do mar e de se pesarem notou-se que a percentagem de absorção de água não chega a 1%. A água do mar natural apresentou efeitos degradantes significativos, provocando um decréscimo na resistência à fadiga; a água do mar natural apresenta um efeito degradante mais acentuado que a água artificial. Por fim, ainda se notou, nas curvas S-N apresentadas, que existe uma grande dispersão de pontos o que se refletiu nos baixos valores dos coeficientes de correlação.

The main objective of this dissertation is to study the fatigue response of carbon/epoxy laminates, after being immersed during different periods of time in artificial sea water and natural sea water, in this case from Figueira da Foz, Portugal.After being immersed for 35 days and 60 days in both waters, the specimens were weighed in order to quantify the amount of water absorbed. Then the fatigue tests, consisting in tensile fatigue, were performed. In order to enable these tests, special preparations were made on the specimen, namely its geometry and the way it is placed in the machine. Regarding geometry, four different types (rectangular, dog bone shape, dog bone shape with hole, rectangular with hole) were tested, and the most conclusive results were obtained with a rectangular geometry drilled at the centre. To place the specimens in the machine it was glued metal plates at each end of the specimens with an instant glue, in order to avoid indentation of the specimens and possible slippage between them and the grips.After removing from the respective sea waters and weighing it was noted that the percentage of water absorption does not reach 1%. Natural seawater presented significant degrading effects, causing a decrease in fatigue resistance. Natural sea water has a more pronounced degrading effect than artificial water. Finally, it was still observed, in the S-N curves presented, that there is a large dispersion of points which was reflected in the low values of the correlation coefficients.