Análise do estado de deformação em laminados vidro/epóxido imersos em água salgada sujeitos a cargas cíclicas

Abstract

O uso de materiais compósitos em todas as áreas de desenvolvimento tem sido cada vez mais abundante devido à robustez e às características variadas que se podem obter através da mistura de diferentes tipos de materiais.A indústria naval é um grande setor no qual a utilização de materiais compósitos prevalece sobre outros tipos de materiais, pelo que é natural desenvolver estudos e investigações em materiais para este setor em específico. Neste setor os compósitos são sujeitos a solicitações agressivas em simultâneo com a inserção num ambiente corrosivo.Esta dissertação tem como objetivo principal entender o efeito de um ambiente salino em compósitos de epóxi reforçado com fibras de vidro, bem como os efeitos que o pré-carregamento pode ter na vida à fadiga de um provete deste tipo de compósito.Foram ensaiados 16 provetes do material compósito referido no parágrafo anterior cuja imersão em ambiente salino durou 900 dias, observando-se após este período uma percentagem de absorção de água de cerca de 1% do peso do provete. Destes, 9 provetes foram pré-carregados em grupos de 3, com 25%, 50% e 75% de pré-carga.Aquando da solicitação à fadiga, os provetes foram fotografados com duas câmaras calibradas para posterior análise com o programa de correlação de imagem digital VIC3D®. Após obtenção dos valores de deformação principal e sobre o eixo y (direção de solicitação), estes foram analisados graficamente com o programa Microsoft Excel®.Com o aumento do teor de água no provete há a perda de resistência à fadiga do mesmo, como é comprovado na curva S-N: a curva dos provetes imersos durante 900 dias no ambiente salino apresentam piores resultados do que as curvas S-N dos provetes de controlo e do que os provetes imersos durante 229 dias, o que confirma a redução de resistência à fadiga do provete com a exposição a ambientes corrosivos salinos.Relativamente à perda de resistência do provete causada pelo pré-carregamento, não se obtiveram resultados totalmente conclusivos, uma vez que não há uma linearidade entre o valor da pré-carga e o número de ciclos completos pelo provete.

The use of composite materials has been more abundant due to its robustness and to the variety of characteristics that can result from the mixture of different types of materials.The naval industry is a major sector in wich composite materials play a significant role. This motivates the investigation and development of composites for this sector specifically. In this type of industry the materials are subject to various forces while being in contact with a corrosive environment.This dissertation has the objective of understanding the effect of a seawater environment in glassfiber reinforced epoxi composites, as well as the effects that a pre-load can have on the fatigue life of this type of composite.16 specimens were immersed in saltwater for 900 days, a period after wich the mass of the specimens had increased by 1% of its weight due to water infiltration. From these, 9 of specimens were pre-loaded in groups of 3, with the loads being 25%, 50% and 75%.While under fatigue testing, the specimens were photographed using two calibrated cameras paired with the digital image correlation program VIC3D®. After extracting the principal strain and the y axis strain values, these were graphically analysed using Microsoft Excel®.With the rise of water contente in the specimen, there is a loss of properties of fatigue resistance, wich is proved with S-N curve values: the 900 days immersed specimens showed worse results than the 229 days immersed specimens and the control specimens, wich confirms the reduction of fatigue resistance due to corrosive saltwater environments.The loss of fatigue resistance due to pre-load is not fully conclusive because the results of the testing are not linear between the pre-load and the number of cycles complete.