Melhoramento e testes da máquina de ensaios de fadiga

Abstract

Os materiais compósitos são atualmente aplicados em larga escala nos mais diversos sectores. Apesar das suas características excecionais, os laminados compósitos apresentam uma elevada susceptibilidade à fratura interlaminar, assunto que tem sido por isso objeto de muita investigação ao longo dos anos. O estudo deste fenómeno, também conhecido por delaminagem, envolve frequentemente equipamentos dispendiosos e com elevados custos de manutenção, sobretudo quando se trata de caracterizar o comportamento à fadiga. O principal objetivo deste trabalho foi o melhoramento de uma Máquina de Ensaios de Fadiga de baixo custo desenvolvida no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro. Através de intervenções de diferentes naturezas – conceptual, mecânica, eletrónica, entre outras – tornou-se esta máquina mais atual, versátil e rigorosa. Por fim, foram realizados alguns ensaios de delaminagem sob fadiga em modo II recorrendo ao provete End-Notched Flexure (ENF). Os resultados obtidos foram claramente consistentes com a Lei de Paris, que relaciona a taxa de propagação da fenda com a variação da taxa de libertação de energia de deformação, validando as alterações efetuadas neste trabalho.

Composite materials are currently extensively applied on a large scale in various sectors. Despite their exceptional characteristics, composite laminates are susceptible to interlaminar fracture. Therefore, this phenomenon, also known as delamination, has been thoroughly investigated over the years. The study of delamination often involves expensive equipment with high maintenance costs, especially for charactering the fatigue behavior. This motivated the development of a low cost Fatigue Testing Machine at the Department of Mechanical Engineering, University of Aveiro. The main objective of the present work was improving the versatility and accuracy of the test machine through modifications at various levels e.g. conceptual, mechanical, electronic, among others. Finally, Mode II delamination fatigue tests were performed using the End-Notched Flexure (ENF) specimen. The results were clearly consistent with the Paris Law, which relates the rate of crack propagation with the variation of the strain energy release rate, thereby validating the changes made in this work.