Análise fractográfica do modo de falha de compósitos carbono/epóxi

Abstract

A utilização de compósitos poliméricos na fabricação de aeronaves vem sendo cada vez mais intensa. em função disso, a possibilidade de ocorrer falhas em serviço de um componente fabricado em compósito polimérico torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém vem tornando-se cada vez mais importante em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho teve como objetivo a caracterização de fraturas em laminados unidirecionais de fibra de carbono de módulo intermediário com sistema de resina epóxi modificada, tipo 8552, em resistência ao cisalhamento interlaminar nas condições ambiente e saturado de umidade em câmara higrotérmica. A análise fractográfica no plano de falha dos laminados foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura. A comparação dos resultados mostrou que o condicionamento higrotérmico afetou significativamente a região de interface da resina sem alterar a adesão interfacial fibra/resina. Os aspectos de fratura presentes na região de resina, como cristas de galo e escarpas, e do reforço foram detalhados, podendo-se assim estabelecer a direção de propagação da trinca e caracterizar o modo de falha, por ser do tipo misto (arrancamento e cisalhamento simultaneamente).

The use of polymeric composites in aircraft fabrication has been more and more intense. As a function of this fact, the possibility to occur service failures in components produced by using polymeric composites has increased more and more. The failure analyses in composite materials is still not much explored, principally in Brazil, but it has been very important in order to give subsidies to prevent aeronautical accidents. This work focuses the fracture characterization of intermediate modulus type unidirectional carbon fiber laminates impregnated with modified epoxy resin (code 8552), by using interlaminar shear test, in two conditions: ambient and saturated with moisture in an hygrothermal chamber. The fractographic analyses on the failure plane of the laminates were performed by optical and scanning electron microscopies. The comparison of results showed that the hygrothermal conditioning affects significantly the interface region but doesn't alter the fiber/matrix interfacial adhesion. The failure modes present in the resin region, such as hackles and scarps, and in the reinforcement were evaluated, being possible to establish the failure propagation direction and the failure mode that was characterized as a mixing of pull-out and shear modes.