Influência das mantas nas características mecânicas de um PRFV: Um estudo de caso

Abstract

Os materiais compósitos são materiais de engenharia de alto desempenho, projetados e fabricados para diversas aplicações no mercado aeronáutico, automobilístico e naval, aliando excelentes propriedades mecânicas com baixo peso. Os compósitos são formados por uma combinação de dois ou mais materiais, sendo um deles o reforço, que proporciona a resistência e a elasticidade do composto, e a matriz, que proporciona o meio pelo qual as cargas serão transferidas para as fibras. O objetivo deste trabalho foi produzir um material compósito de matriz de resina epóxi reforçado por fibra de vidro, determinando suas propriedades mecânicas e analisando a influência da configuração das camadas de fibra de vidro nas propriedades mecânicas do material. Foi utilizada como referência a configuração do costado de uma embarcação produzida em um estaleiro da cidade de Itajaí/SC e, a partir dessa configuração, foram definidas oito variações da configuração original, alterando a quantidade de tecidos e/ou mantas de fibra de vidro. Para cada configuração foi produzida uma placa de material compósito por meio de laminação manual (Hand Lay Up) e foram confeccionados cinco corpos de prova com dimensões de 15x1,5 cm. Cinco corpos de prova de cada variação foram submetidos ao ensaio mecânico de tração, sendo obtidos os valores de tensão máxima, deformação máxima e módulo de elasticidade para cada laminado. Dentre as variações analisadas, destacam-se com melhores propriedades mecânicas as variações CO, V1, V2 e V5, todas elas com quatro camadas de tecido, em relação as demais configurações que possuem duas ou nenhuma camada de tecido. Os resultados obtidos evidenciam as melhores propriedades mecânicas dos tecidos em relação às mantas devido as suas fibras contínuas. Foi possível observar que entre as variações com quatro tecidos, todas possuíam valores muito próximos entre si, apesar da variação da quantidade de camadas. Assim, a variação V5, com 197,81 MPa de tensão máxima, 9,01 mm/mm de deformação máxima e 29,15 MPa de módulo de elasticidade, por possuir menos camadas e propriedades com uma pequena diferença em relação as demais, é a variação mais recomendada.

Composite materials are high-performance engineering materials designed and manufactured for various applications in the aerospace, automotive and naval industries, combining excellent mechanical properties with low weight. Composites are formed by a combination of two or more materials, one of which is the reinforcement, which provides strength and elasticity to the composite, and the matrix, which provides the means by which the loads will be transferred to the fibers. The objective of this work was to produce a fiberglass reinforced epoxy matrix composite material, determine its mechanical properties and analyze the influence of the configuration of the fiberglass layers on the material properties. The configuration of the side of a vessel produced in a shipyard in the city of Itajaí/SC was used as a reference and, from this configuration, were defined eight configuration variations changing the amount of fabrics/blanket fiber. For each configuration, a composite material plate was produced through manual lamination and five specimens were made. The specimens were submitted to the mechanical tensile test and the values of Maximum Stress, Maximum Strain and Modulus of Elasticity were obtained. Among the analyzed variations, the CO, V1, V2 and V5 variations stand out with better mechanical properties, all of them with four layers of fabric, in relation to the other configurations that have two or no layers of fabric. The results obtained show the best mechanical properties of the fabrics in relation to the blankets, due to their continuous fibers. It was possible to observe that among the variations with four fabrics, all had values very close to each other despite the variation in the number of layers. Thus, the variation V5, with 197.81 MPa of Maximum Stress, 9.01 mm/mm of Maximum Strain and 29.15 MPa of Modulus of Elasticity, as it has fewer layers and properties with a small difference in relation to the others, is the most recommended variation.