Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://www.revistapolimeros.org.br/article/doi/10.4322/polimeros.2013.008
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Fractografia de Compósito Estrutural Aeronáutico Submetido ao Ensaio de Tenacidade à Fratura Interlaminar em Modo II

Fractography of Aeronautical Structural Composite Submitted to Mode II Interlaminar Fracture Toughness Test

Cândido, Geraldo Maurício; Rezende, Mirabel Cerqueira; Donadon, Maurício Vicente; Almeida, Sérgio Frascino Müller de

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Resumo

A fractografia consiste no estudo detalhado da morfologia da superfície de fratura de materiais. Para isto, a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) é usualmente utilizada para determinar a causa de falha e a relação do modo de falha com a microestrutura do material em análise. Essas informações permitem estabelecer analogia entre estrutura, propriedade e processamento do material com a iniciação e a propagação da falha. Neste estudo, a análise fractográfica é utilizada para investigar os aspectos que caracterizaram a falha por delaminação em Modo II de laminados poliméricos de uso estrutural. Para isto, espécimes com um inserto de Teflon introduzido no plano médio de uma das extremidades do laminado (End-Notched) foram submetidos ao ensaio de carregamento em flexão em quatro pontos. Os espécimes foram preparados a partir de um laminado fabricado em autoclave, com camadas (0°, 90°) de material pré-impregnado de tecido bidirecional em estilo plain weave de fibras de carbono IM7/ resina epóxi M21. Os resultados da análise mostram que a superfície de fratura é muito irregular, com a visualização de fibras e impressões de fibras na matriz. Aspectos fractográficos de cúspides e formatos de concha, originados durante o cisalhamento da matriz polimérica, são também observados.

Palavras-chave

Fractografia, laminado compósito, delaminação em Modo II

Abstract

Fractography involves a detailed study of the fractured surface morphology of materials. Usually the Scanning Electron Microscopy (SEM) technique is applied to investigate the cause of failure and the relationship between failure modes and the microstructure of the material under investigation. This information allows one to relate structure, processing methods and materials properties with the onset in their failure and propagation. In this study, fractographical analysis is employed to investigate the failure aspects induced by Mode II delamination of structural fiber-reinforced polymer composite laminates. Samples with Teflon inserted at the mid-plane of one end of the laminate (end-notched specimens) were subjected to four-point bending (4-ENF) test. The samples were prepared from laminates manufactured in autoclave with prepreg layers (0°, 90°) of IM7 plain weave woven fabric fiber architecture and M21-epoxy resin. The results indicate that the fracture surface is very irregular where fibers and fiber prints at the matrix are visualized, along with fractographic aspects named cusps and scallops, formed during the polymeric matrix shearing.

Keywords

Fractography, composite laminate, Mode II delamination

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