Taxa de liberação de energia G
As taxas de liberação de energia desempenham um papel fundamental na caracterização de compósitos de fibra como parâmetros de mecânica de fratura.
A taxa de liberação de energia interlaminada G é um parâmetro usado na ciência dos materiais, especialmente no campo dos compostos, para quantificar a propagação de rachaduras entre as camadas individuais de um laminado composto. Indica quanta energia é necessária por unidade de área para gerar uma rachadura entre as camadas. Isso é de grande interesse, pois ajuda a prever e controlar a propagação de rachaduras e, portanto, a integridade estrutural no desenvolvimento e na avaliação de materiais e estruturas compostos.
Os métodos de ensaio a seguir são usados para determinar a taxa de liberação de energia interlaminar:
- Modo I como viga de cantiléver duplo (ensaio DCB) de acordo com a ASTM D5528 - Crescimento da trinca por carga de tração normal à superfície da trinca/abertura da trinca
- Modo II principalmente no ensaio ENF (End Notch Flexure) de acordo com a ASTM D7905 - ASTM D7905 - ASTM D7905ASTM D7905 - - crescimento de trincas devido à carga de cisalhamento na seção transversal do laminado
- Ensaio de flexão de modo misto (MMB Test) - permite a investigação simultânea do crescimento de trincas nos modos I e II e, portanto, oferece a vantagem de simular condições de propagação de trincas mais realistas em materiais e estruturas, o que é mais relevante em muitas aplicações práticas do que a consideração isolada do modo I ou do modo II
Visão geral das normas Modo I Modo II Modo misto I/II Downloads Solicite uma orientação
Métodos padronizados para determinar a taxa de liberação de energia Gc
Os métodos de ensaio definidos nas normas para determinar a taxa de liberação de energia fornecem informações sobre a energia relacionada à superfície da trinca que deve ser aplicada a um corpo de prova definido para propagar uma trinca. Portanto, o resultado é um valor que descreve a sensitividade à propagação do rasgo de um laminado. A medição é diferenciada de acordo com o tipo de estresse:
| Modo I | Modo II | Modo II | Modo misto I/II | |
|---|---|---|---|---|
| Sequência de ensaio | Ensaio de viga de cantilever duplo (Ensaio DCB) | Ensaio de flexão com entalhe na extremidade (Ensaio ENF) | Ensaio de divisão com carga final calibrada (Ensaio C-ELS) | Ensaio de modo misto (Ensaio MMB) |
| Tipo de solicitação |
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| Normas |
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* O modo I é usado com mais frequência
Ensaio de flexão de entalhe final (ENF) modo II ASTM D7905, EN 6034
Modo II, cisalhamento no plano da camada, é frequentemente medido no ensaio ENF (End Notch Flexure).
As tensões do Modo II geralmente podem ser geradas e medidas em ensaios de flexão, bem como em ensaios de tração e compressão com espécimes entalhados.
A medição da taxa de liberação de energia do Modo II é padronizada na ASTM D7905, EN 6034 como um ensaio de flexão, que é realizado como um ensaio de flexão de 3 pontos ou, mais raramente, como um ensaio de flexão de 4 pontos. Aqui, as tensões de cisalhamento que ocorrem no ensaio de flexão são usadas para conduzir a trinca.
As amostras são designadas com SENB (Single End Notch Bending), ou também como ENF (End Notch flexão), que é outro termo comum. A deflexão é medida pelo percurso da cruzeta (com correção de rigidez), ou por meio de um sensor de percurso, que é aplicado centralmente.
O ponto de início da fissura é caracterizado por uma força máxima. No fim da medição, a amostra é arrefecida em nitrogênio líquido e, em seguida, completamente quebrada para medir as superfícies de fratura.
Ensaio de flexão de modo misto (MMB-Test) ASTM D6671
O ensaio de flexão de modo misto (ensaio MMB) permite a investigação simultânea do crescimento de trincas nos modos I e II e, portanto, oferece a vantagem de simular condições de propagação de trincas mais realistas em materiais e estruturas, o que é mais relevante em muitas aplicações práticas do que a consideração isolada do modo I ou do modo II.
- O ensaio de flexão de modo misto (ensaio MMB) é descrito na norma ASTM D6671.
- A flexão „Mixed Mode“ pode ser medida em laminados unidirecionais.
- A produção da abertura do rasgo (Mode I) é feita por meio de introdução da força de tração por intermédio de dobradiças. O cisalhamento no plano da camada (Modo II) é gerado pela tensão de flexão. A relação entre abertura do rasgo e o cisalhamento é ajustada por meio de ajuste do ponto de introdução da força no braço de alavanca. Ele varia de 100% de estresse do Modo II a uma sobreposição significativa do Modo I.
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