Title

REVISÃO SOBRE AS RESPOSTAS DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS LAMINADOS SOB IMPACTO BALÍSTICO: HIBRIDIZAÇÃO DE FIBRAS E SEQUÊNCIA DE EMPILHAMENTO

REVIEW ON THE RESPONSES OF LAMINATED POLYMER COMPOSITES UNDER BALLISTIC IMPACT: FIBER HYBRIDIZATION AND STACKING SEQUENCE

Authorship

MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE; MONTEIRO, SERGIO NEVES; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

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DOI

10.5151/2594-5327-41371

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Abstract

O IMPACTO BALíSTICO GERA CARGAS INSTANTâNEAS, DISTRIBUIçõES NãO UNIFORMES DE TENSõES E DEFORMAçõES NO MATERIAL-ALVO, RESULTANDO EM FRATURAS LOCALIZADAS. DESTE MODO, A FABRICAçãO DE COMPóSITOS AVANçADOS, COM êNFASE NAS MATRIZES POLIMéRICAS IMPREGNADAS POR FIBRAS EM FORMATO DE LAMINADOS (FRPCS), SãO AMPLAMENTE UTILIZADOS EM DIVERSOS SETORES QUE ENVOLVE IMPACTOS DE ALTAS VELOCIDADES. MUITOS ESTUDOS MOSTRAM QUE AS DEFICIêNCIAS DE ALGUNS COMPóSITOS PODEM SER EFETIVAMENTE RESOLVIDAS PELA HIBRIDIZAçãO DE FIBRAS. COMO AS PROPRIEDADES BALíSTICAS DO MATERIAL ESTá MAIS RELACIONADO àS FIBRAS, A RESPOSTA DO COMPóSITO é DETERMINADA PELA DISPOSIçãO DESSAS FIBRAS. EXISTEM VáRIOS MECANISMOS DE FALHA E ABSORçãO DE ENERGIA QUE PODEM SURGIR SIMULTANEAMENTE EM COMPóSITOS POLIMéRICOS LAMINADOS SOB IMPACTOS DE ALTA VELOCIDADE, COMO DEFORMAçãO PLáSTICA, RUPTURA DAS FIBRAS, RUPTURA NA MATRIZ, PULL-OUT, PONTE DE FIBRAS E DELAMINAçãO. AS ELEVADAS TAXAS DE CARREGAMENTO AFETAM DRASTICAMENTE AS PROPRIEDADES MECâNICAS DO MATERIAL SOLICITADO. PORTANTO PREVER A RESISTêNCIA AO IMPACTO DO LAMINADO é CRUCIAL. NO ENTANTO, OS MECANISMOS DE FALHA E AS ANáLISES DE DANO DESSE TIPO DE IMPACTO SãO COMPLEXOS, E NãO EXISTE UM MODELO ANALíTICO AMPLAMENTE RECONHECIDO PARA PREVER OS DANOS.

BALLISTIC IMPACT GENERATES INSTANTANEOUS LOADS, NON-UNIFORM STRESS, AND STRAIN DISTRIBUTIONS IN THE TARGET MATERIAL, RESULTING IN LOCALIZED FRACTURES. THUS, THE MANUFACTURE OF ADVANCED COMPOSITES, WITH AN EMPHASIS ON POLYMER MATRICES IMPREGNATED WITH FIBERS IN LAMINATED FORM (FRPCS), IS WIDELY USED IN VARIOUS SECTORS INVOLVING HIGH-VELOCITY IMPACTS. MANY STUDIES SHOW THAT THE DEFICIENCIES OF SOME COMPOSITES CAN BE EFFECTIVELY ADDRESSED BY FIBER HYBRIDIZATION. SINCE THE BALLISTIC PROPERTIES OF THE MATERIAL ARE MORE RELATED TO THE FIBERS, THE COMPOSITE'S RESPONSE IS DETERMINED BY THE ARRANGEMENT OF THESE FIBERS. THERE ARE SEVERAL FAILURE AND ENERGY ABSORPTION MECHANISMS THAT CAN SIMULTANEOUSLY ARISE IN LAMINATED POLYMER COMPOSITES UNDER HIGH-VELOCITY IMPACTS, SUCH AS PLASTIC DEFORMATION, FIBER BREAKAGE, MATRIX CRACKING, PULL-OUT, FIBER BRIDGING, AND DELAMINATION. THE HIGH LOADING RATES DRASTICALLY AFFECT THE MECHANICAL PROPERTIES OF THE MATERIAL IN QUESTION. THEREFORE, PREDICTING THE IMPACT RESISTANCE OF THE LAMINATE IS CRUCIAL. HOWEVER, THE FAILURE MECHANISMS AND DAMAGE ANALYSES OF THIS TYPE OF IMPACT ARE COMPLEX, AND THERE IS NO WIDELY RECOGNIZED ANALYTICAL MODEL TO PREDICT THE DAMAGE.

Keywords

Impacto balístico; Hibridização de fibras; Sequência de empilhamento; Compósitos laminados

Ballistic impact; Fiber hybridization; Stacking sequence; Laminated polymer composites.