Fibras naturais e seu uso em compósitos poliméricos/
Resumo:Nos últimos anos, tem-se percebido o grande interesse na utilização de fibras naturais, principalmente as fibras de curauá, como reforço em matriz polimérica, sejam isoladas ou em associação com fibras sintéticas (compósitos híbridos). As vantagens do uso dessas fibras no reforço de compósito...
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Fibras naturais - Dissertação. Compósitos híbridos - Dissertação. Propriedades mecânicas - Dissertação. Compósitos - Fibras de curauá - Dissertação. Natural fibers. Hybrid composites. Mechanical properties. Silva, Franciélio Gomes da Freire Júnior, Raimundo Carlos Silverio. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Fibras naturais e seu uso em compósitos poliméricos/ |
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Resumo:Nos últimos anos, tem-se percebido o grande interesse na utilização de fibras naturais, principalmente as fibras de curauá, como reforço em matriz polimérica, sejam isoladas ou em associação com fibras sintéticas (compósitos híbridos). As vantagens do uso dessas fibras no reforço de compósitos são: baixo custo, baixa densidade, boa tenacidade, boas propriedades térmicas e uso reduzido de energia para o seu tratamento ou processamento. No entanto, com a busca constante de soluções para os problemas relacionados com o baixo desempenho mecânico de algumas fibras naturais, têm-se encontrado materiais alternativos, como os compósitos híbridos. A utilização de compósitos dessa natureza vem sendo incentivada com fim de melhorar o desempenho estrutural dos compósitos. As diferenças entre as propriedades mecânicas desses compósitos, no que se refere à resistência e rigidez, nos permite avaliar sua performance sob carregamento de txaçfo. O presemte' teiteAh? iteiw tfüViW ^rÁrAAp&l &bjieiixo avaliar o desempenho mecânico dos compósitos reforçados com fibras de curauá e híbrido, infi%"f<adp mm übxas às £.urauá e fibras de vidro, sob a ação da tração uniaxial. Os mesmos se apresentam em diferentes configurações com a intenção de possibilitar o uso desses materiais em futuras aplicações em elementos estruturais. Essas configurações consistem de um laminado de fibra de curauá (1C_450) com gramaturas de 450 g/m2 e de três laminados híbridos (2V1C_450, 4V3C_450 e 4V3C_300) com gramaturas de 450 g/m2 e 300 g/m2. Todos os laminados foram fabricados através do processo de fabricação manual {hand lay-up), utilizando-se como matriz a resina poliéster ortoftálica. A partir de ensaios de tração uniaxial submetidos nos corpos-de-prova, analisaram-se as propriedades mecânicas de resistência última, de módulo de elasticidade (rigidez) e de deformação de ruptura. O aumento do número de camadas nos laminados híbridos diminuiu de modo significativo a resistência e rigidez desses materiais; a diminuição da gramatura da manta, por sua vez, de 450 g/m2 para 300 g/m2 aumentou tais propriedades, porém de modo pouco significativo. No entanto, os laminados híbridos, principalmente o compósito (2V1C_450), tiveram desempenho superior da resistência última à tração, sobre todas as configurações analisadas dos compósitos. Nesse trabalho descreve-se, também, um estudo comparativo das propriedades mecânicas dos laminados e uma análise do dano.#$&Abstract:In recent years, great interest has arisen in the use of natural fibers, particularly curaua fibers, as reinforcements in polymer matrices, either alone or together with synthetic fibers (hybrid composites). The advantages of using these fibers in the reinforcement of composites are: low cost, low density, good tenacity, good thermal properties and reduced use of energy for treatment or processing. However, with the constant search for solutions to the problems associated with poor mechanical properties of some natural fibers, alternative materials have been found such as hybrids composites. The use of such natural composites is being encouraged to improve the structural performance of composites. The differences between the mechanical properties of these composites, in terms of strength and stiffness,. allow us to evaluate their performance under tensile loading. The main objective of this research is to evaluate the mechanical performance of composites and hybrid curaua, curaua fiber and glass fiber, under uniaxial tensile. Those show in different configurations of laminates, with the intention of enabling the use of these materials in future applications in structural elements such as reservoirs and / or pipes. These sets consist of the one curaua lamina fiber (1C_450) with a weight of 450 g/m2, and hybrids of the laminates (2V1C_450, and 4V3C450 4V3C_300) with a weight of 450 g/m2 and 300 g/m2. All laminates were manufactured through a manual manufacturing process (hand-lay-up), using orthophthalic polyester resin as a matrix. In summary, from uniaxial tensile tests submitted in specimens, we analyzed the mechanical properties of ultimate strength, modulus of elasticity (stiffness), and strain at break. Increasing the number of layers in the blanket of hybrid laminated decreased significantly the stiffness and strength of these materials, and decreasing the weight of the blanket, in turn, from 450 g/m2 to 300 g/m2 increased these properties, however modestly. However, hybrid laminates, particularly the composite (2V1C_450), outperformed the ultimate strength over all configurations of the composites. This paper also presents a comparative study of the mechanical properties of the laminates and an analysis of the damage. |
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No entanto, com a busca constante de soluções para os problemas relacionados com o baixo desempenho mecânico de algumas fibras naturais, têm-se encontrado materiais alternativos, como os compósitos híbridos. A utilização de compósitos dessa natureza vem sendo incentivada com fim de melhorar o desempenho estrutural dos compósitos. As diferenças entre as propriedades mecânicas desses compósitos, no que se refere à resistência e rigidez, nos permite avaliar sua performance sob carregamento de txaçfo. O presemte' teiteAh? iteiw tfüViW ^rÁrAAp&l &bjieiixo avaliar o desempenho mecânico dos compósitos reforçados com fibras de curauá e híbrido, infi%"f<adp mm übxas às £.urauá e fibras de vidro, sob a ação da tração uniaxial. Os mesmos se apresentam em diferentes configurações com a intenção de possibilitar o uso desses materiais em futuras aplicações em elementos estruturais. Essas configurações consistem de um laminado de fibra de curauá (1C_450) com gramaturas de 450 g/m2 e de três laminados híbridos (2V1C_450, 4V3C_450 e 4V3C_300) com gramaturas de 450 g/m2 e 300 g/m2. Todos os laminados foram fabricados através do processo de fabricação manual {hand lay-up), utilizando-se como matriz a resina poliéster ortoftálica. A partir de ensaios de tração uniaxial submetidos nos corpos-de-prova, analisaram-se as propriedades mecânicas de resistência última, de módulo de elasticidade (rigidez) e de deformação de ruptura. O aumento do número de camadas nos laminados híbridos diminuiu de modo significativo a resistência e rigidez desses materiais; a diminuição da gramatura da manta, por sua vez, de 450 g/m2 para 300 g/m2 aumentou tais propriedades, porém de modo pouco significativo. No entanto, os laminados híbridos, principalmente o compósito (2V1C_450), tiveram desempenho superior da resistência última à tração, sobre todas as configurações analisadas dos compósitos. Nesse trabalho descreve-se, também, um estudo comparativo das propriedades mecânicas dos laminados e uma análise do dano.#$&Abstract:In recent years, great interest has arisen in the use of natural fibers, particularly curaua fibers, as reinforcements in polymer matrices, either alone or together with synthetic fibers (hybrid composites). The advantages of using these fibers in the reinforcement of composites are: low cost, low density, good tenacity, good thermal properties and reduced use of energy for treatment or processing. However, with the constant search for solutions to the problems associated with poor mechanical properties of some natural fibers, alternative materials have been found such as hybrids composites. The use of such natural composites is being encouraged to improve the structural performance of composites. The differences between the mechanical properties of these composites, in terms of strength and stiffness,. allow us to evaluate their performance under tensile loading. The main objective of this research is to evaluate the mechanical performance of composites and hybrid curaua, curaua fiber and glass fiber, under uniaxial tensile. Those show in different configurations of laminates, with the intention of enabling the use of these materials in future applications in structural elements such as reservoirs and / or pipes. These sets consist of the one curaua lamina fiber (1C_450) with a weight of 450 g/m2, and hybrids of the laminates (2V1C_450, and 4V3C450 4V3C_300) with a weight of 450 g/m2 and 300 g/m2. All laminates were manufactured through a manual manufacturing process (hand-lay-up), using orthophthalic polyester resin as a matrix. In summary, from uniaxial tensile tests submitted in specimens, we analyzed the mechanical properties of ultimate strength, modulus of elasticity (stiffness), and strain at break. Increasing the number of layers in the blanket of hybrid laminated decreased significantly the stiffness and strength of these materials, and decreasing the weight of the blanket, in turn, from 450 g/m2 to 300 g/m2 increased these properties, however modestly. However, hybrid laminates, particularly the composite (2V1C_450), outperformed the ultimate strength over all configurations of the composites. This paper also presents a comparative study of the mechanical properties of the laminates and an analysis of the damage. 1 2022-10-06T05:02:09Z 2022-10-06T05:02:09Z 2011. Dissertação 677.1/.3 S586f DISSERT 183354 https://app.bczm.ufrn.br/home/#/item/183354 https://app.bczm.ufrn.br/home/#/item/183354 |