Title

AVALIAÇÃO DA TENACIDADE A FRATURA DINÂMICA EM COMPRESSÃO DE COMPÓSITOS DE CARBONO POR CORRELAÇÃO DIGITAL DE IMAGENS

EVALUATION OF DYNAMIC COMPRESSION FRACTURE TOUGHNESS OF CARBON COMPOSITES BY DIGITAL IMAGE CORRELATION

Authorship

Cidade, Rafael de Azevedo; Castro, Daniel Scandiuzzi Valença de; Castrodeza, Enrique Mariano

Cidade, Rafael de Azevedo

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Castro, Daniel Scandiuzzi Valença de

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Castrodeza, Enrique Mariano

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DOI

10.5151/2594-5327-33640

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Abstract

O trabalho propõe o uso de dados fornecidos por correlação digital de imagens para o cálculo da tenacidade à fratura de um compósito laminado submetido a compressão dinâmica. Foram realizados ensaios em uma barra de pressão Hopkinson utilizando corpos de prova de geometria DENC (duplo entalhe lateral) pintados com um padrão de manchas. As amostras foram filmadas durante o teste por uma câmera de alta resolução temporal. Com base nas imagens capturadas e na distribuição de manchas, foi proposto um modelo para determinação dos parâmetros de análise mais apropriados A partir dos campos de deslocamento e deformação fornecidos pela correlação digital de imagem, a tenacidade foi estimada mediante o método da Integral-J, considerando os efeitos inerciais. Demonstrou-se que o método de integral-J integrando na área interna ao contorno possui boa aplicabilidade e é menos sensível aos parâmetros do método, apresentando uma discrepância máxima de 14 % entre os resultados para a mesma amostra. Já para resultados de amostras distintas da mesma classe não se observou consistência satisfatória, mas constatou-se, em certo nível, concordância com os valores encontrados por Kuhn et al [1] para o mesmo material utilizando outra metodologia. Paralelamente, conclui-se que o efeito inercial é irrisório, indicando um estado de equilíbrio dinâmico no qual abordagens quase-estáticas podem ser aplicadas.

The work proposes the use of data provided by digital image correlation for the calculation of the fracture toughness of a laminated composite subjected to dynamic compression. Tests were performed on a Hopkinson pressure bar using DENC (double edge notched) geometry specimens painted with a speckles pattern. The specimens were recorded during the test by a high-resolution temporal camera. Based on captured images and speckles’ distribution, a model was proposed to determine the most appropriate analysis parameters. From the displacement and deformation fields provided by the digital image correlation, the toughness was estimated using the Integral-J method, considering the inertial effects. It was demonstrated that the integral-J method integrating in area inside the contour has good applicability and is less sensitive to method parameters, presenting a maximum discrepancy of 14% between the results for the same sample. However, for the results of different samples of the same class, no satisfactory consistency was observed, but it was found, at a certain level, agreement with the values found by Kuhn et al [1] for the same material using another methodology. In parallel, it was concluded the inertial effect is negligible, indicating a state of dynamic equilibrium in which quasi-static approaches can be applied.

Keywords

Tenacidade a fratura dinâmica; Correlação digital de imagens; Integral-J; Materiais compósitos.

Dynamic fracture toughness; Digital image correlation; J-Integral; composite materials.