Title

CARACTERIZAÇÃO DE DANOS POR IMPACTO REPETIDO EM LAMINADOS COMPOSTOS CARBONO-EPÓXI DE GRAU AERONÁUTICO

CHARACTERIZATION OF REPETITIVE IMPACT DAMAGE IN AERONAUTICAL GRADE CARBON-EPOXY LAMINATES

Authorship

Castro, Carlos Eduardo Gomes de; Iezzi, Leandro; Filho, Waldek Wladimir Bose; Tarpani, José Ricardo

Castro, Carlos Eduardo Gomes de

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Iezzi, Leandro

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Filho, Waldek Wladimir Bose

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Tarpani, José Ricardo

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DOI

10.5151/2594-5327-0166

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Abstract

O presente estudo objetivou a caracterização dos danos causados por impacto repetido (fadiga por impacto) em laminados carbono-epóxi, e a determinação de suas propriedades mecânicas residuais sob flexão três pontos. Energias de impacto no intervalo de 0,3 a 1 Joules foram aplicadas aos materiais, de modo a se introduzirem os chamados danos de difícil visualização. A quali- e quantificação de danos foram efetivadas em microscópio óptico de reflexão, por observação direta da seção transversal dos espécimes impactados. As propriedades mecânicas residuais avaliadas foram o módulo de elasticidade, a resistência máxima à flexão e a tenacidade de carga máxima. Concluiu-se que, dentre estas, o módulo de elasticidade é a propriedade mais insensível, e a tenacidade de carga máxima a mais sensível aos danos introduzidos por choque mecânico dos laminados. De modo geral, o laminado reforçado com fibras na configuração tecido, impregnadas com resina tenacificada com borracha, se mostrou o mais adequado para operar num embiente de impactos repetidos de baixa energia a que estão invariavelmente expostas as estruturas e componentes aeronaúticos confeccionados com esta classe de materiais de engenharia.

The main aim of this study was to characterize the multiple impact (impact-fatigue) damage in carbon-epoxy laminates, and determine their residual mechanical properties under three-point-bend loading. Impact energies ranging from 0.3 to 1 Joules were applied to the materials in order to induce the so-called barely visible impact damage. The quali- and quantification of the impinged damage were accomplished through direct observation of transversal cross-section of the impacted specimens. Residual mechanical properties evaluated included the modulus of elasticity, flexural strength and toughness at maximum load. It has been concluded that among those properties, the Young modulus is the most insensitive and the toughness at maximum load is the most sensitive one to the damage level. In general, the laminate reinforced with the fabric fiber array and impregnated with the rubber toughness epoxy resin has been shown the most appropriate to operate in the low-energy multiple impact environments in which composite aircraft structures and components are typically exposed during in-service conditions.

Keywords

Danos por impacto; Laminados carbono-epóxi; Propriedades mecânicas residuais.

Carbon-epoxy laminates; Impact damage; Residual mechanical properties.