Efeito da concentração de tensão em compósito polimérico reforçado com fibra de vidro: um estudo experimental e analítico

Abstract

A crescente demanda pela utilização de materiais compósitos torna essencial uma melhor compreensão do seu comportamento sob diversas condições de carga e serviço, bem como nas diferentes formas de conexão em projetos estruturais. Nessas condições, destacam-se as descontinuidades geométricas em seções transversais e longitudinais dos elementos estruturais. Duas características se mostram particularmente relevantes: a anisotropia dos materiais e a presença dessas descontinuidades geométricas. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar as propriedades mecânicas, a anisotropia e a concentração de tensão causadas por um furo circular concêntrico em um laminado compósito reforçado com fibra de vidro, submetido a carga de tração uniaxial. Utilizando ensaios de tração uniaxial auxiliados pela técnica DIC (Digital Image Correlation), foram analisados o limite de resistência à tração, o módulo de elasticidade, o módulo de cisalhamento, o coeficiênte de Poisson e a deformação na ruptura em amostras com e sem descontinuidades. Os resultados mostraram que a presença de descontinuidades geométricas reduziu significativamente o limite de resistência à tração e a deformação na ruptura tanto na resina epóxi quanto nos laminados de fibra de vidro. No entanto, os laminados com fibras orientadas a ±45° apresentaram melhor desempenho em relação à resistência residual após a introdução do furo, devido à sua capacidade de redistribuição das tensões. A técnica DIC permitiu uma visualização detalhada dos campos de deformação, revelando maior concentração de tensões ao redor do furo nas amostras com maior razão d/W. Além disso, o fator de concentração de tensão (Kt) foi calculado para as diferentes configurações, destacando que os laminados com orientação 0/90° foram os mais sensíveis à presença do furo.