Dissertação

{pt_PT=Comportamento mecânico de materiais compósitos FRP a temperatura elevada. Influência da arquitectura de fibras} {} EVALUATED

{pt=Os materiais compósitos em polímero reforçado com fibras (FRP, fibre reinforced polymer) apresentam-se como uma solução estrutural leve, de fácil aplicação e com elevada durabilidade e resistência. Contudo, as suas propriedades mecânicas apresentam elevada degradação quando a temperatura de transição vítrea da matriz, na ordem dos 100 ºC, é atingida. A presente dissertação procurou estudar esta degradação em laminados de vidro-FRP (GFRP) com configurações de fibras variadas, e avaliar a influência da arquitetura de fibras nesta degradação. Foram ensaiados laminados compostos por resina de acrilato de uretano e fibras de vidro com três configurações diferentes: unidirecionais, bidirecionais 0/90º e bidirecionais ±45º. Realizaram-se ensaios de tração e compressão, a temperaturas desde a ambiente até 300 ºC, analisando-se as resistências à tração e compressão, o módulo de elasticidade à tração e o modo de rotura. Os resultados foram comparados com os existentes na bibliografia, observando-se, em geral, uma degradação semelhante. Foram ainda aplicados modelos de degradação que, na sua maioria, resultaram num bom ajuste aos dados experimentais. O estudo da influência da arquitetura de fibras baseou-se na comparação dos resultados de quatro configurações: (i) as três ensaiadas e uma multidirecional, anteriormente testada no IST. Verificou-se que: a resistência e módulo de elasticidade à tração são propriedades dominadas pelas fibras unidirecionais - o contributo das fibras nas outras direções é reduzido; (ii) a resistência à compressão é conferida maioritariamente pelas fibras unidirecionais até à temperatura de transição vítrea - a partir desta temperatura, a configuração das fibras não apresenta uma significativa influência., en=Fibre reinforced polymers (FRP) are a construction solution that excels for having lightweight, easy applicability and high strength and durability. However, their mechanical properties suffer considerable degradation with the glass transition process of the matrix, which occurs at temperatures around 100 ºC. The present dissertation aimed at studying the degradation of the mechanical properties of glass-FRP (GFRP) laminates with different fibre architectures, and to assess the influence of such architecture on the degradation. Laminates composed of glass fibres embedded in a urethane acrylate resin, produced by vacuum infusion, were tested in tension and compression with three different fibre architectures: unidirectional, bidirectional 0/90º and bidirectional ±45º. The laminates were tested from ambient temperature to 300 ºC, providing their tensile and compressive strengths, tensile modulus and failure modes. The experimental results were compared to those of FRP materials with similar fibre architecture and no major differences were found. Degradation models were applied to the experimental data and, in general, a good fit was obtained. The study of the influence of the fibre architecture in the thermal degradation was conducted by comparing the results obtained for four configurations: the ones tested herein and a multidirectional balanced configuration, previously studied. It was verified that: (i) the tensile strength and modulus are dominated by the unidirectional fibres – the non-unidirectional fibres’ contribution is relatively low; (ii) the compressive strength is related to the unidirectional fibres until the glass transition temperature – at higher temperatures, the fibre architecture has almost no influence.}
{pt=laminados GFRP, temperatura elevada, orientação das fibras, propriedades mecânicas, en=GFRP laminates, elevated temperature, fibre orientation, mechanical properties}

julho 6, 2022, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Lage da Costa Firmo

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Colaborador Docente

ORIENTADOR

João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático