Ensaio em Compósitos: Desafios & Soluções SAMPE Brasil. Carolina Stecca

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Edite Domingos Custódio
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1 Ensaio em Compósitos: Desafios & Soluções SAMPE Brasil Carolina Stecca 1

2 Desafios Ensaios de Produtividade: grande número de configurações de ensaios e normas. Equipamento de teste flexível Fácil alteração de configuração Métodos de ensaio normatizados Alcançar e manter um alinhamento preciso. Necessidade de alinhamento preciso Critérios de alinhamento Nadcap Medida de deformação Ensaios normatizados Campos de deformação não uniformes 2

Compósitos exigem um grande números de ensaios para caracterização Tração: Fibra - propriedade. Depende da rigidez à tração e resistência mecânica da fibra.

3 Compósitos exigem um grande números de ensaios para caracterização Tração: Fibra - propriedade. Depende da rigidez à tração e resistência mecânica da fibra. Compression: Matriz - propriedade dominante. Depende da rigidez e da qualidade de aderência da resina em ser capaz de manter as fibras alinhadas. Cisalhamento: Matriz propriedade dominante. Ela quem transfere as tensões através do compósito. Flexão: Combinação dos três: em cima=compressão; em baixo= tração; no meio= cisalhamento 3 E também uma série de ensaios estruturais em peças. Ex: tração em fenda (open hole) tração & compressão, compressão após o impacto (CAI)

4 Desafio 1 Gerenciando um vasto range de Tipos de Ensaio e Normas 4

5 Configurações do ensaio de Compressão 5 CORPO DE PROVA NÃO SUPORTADO CORPO DE PROVA SUPORTADO (Anti-Buckling) NÃO SUPORTADO seção de ensaio curta ISO ASTM D3410 (ITTRI) ASTM D 6641 (CLC) AITM (Hydraulic Grips) Corpo de prova suportado(anti-flambagem) ISO Modified ASTM D 695 ASTM D 6484

de 1000:1 Câmara de Aquecimento garras com alinhamento de precisão Compressão

6 Sistema modular e flexível para a variedade de ensaios ao longo de um intervalo de temperaturas Dispositivo de alinhamento Célula de carga com faixa de 1000:1 Câmara de Aquecimento garras com alinhamento de precisão Compressão de acordo com ASTM D695 etc. Piggy back pratos de compressão com assentos esféricos CAI 6

7 BlueHill 3 Método de ensaio em Compósitos Métodos de ensaios: Tração Compressão Cisalhamento Flexão Tenacidade à fratura Especiais. Métodos de acordo com as normas: ASTM, ISO, EN, Pr-EN AITM, BSS.. Os métodos incluem dados e relatório Software flexível e fácil para novos usuários e / ou modificação dos métodos 7 existentes.

8 Desafio 2 Alinhamento 8

9 Alinhamento e Quantificação 9

10 O que é Alinhamento? 10 IV 1- Alinhamento correto dos dispositivos de fixação. 2- Desalinhamento concêntrico entre os dispositivos de fixação superior e inferior 3- Desalinhamento angular entre os dispositivos de fixação superior e inferior

11 Por que o alinhamento é tão importante no Ensaio de Materiais Compósitos? Ensaio em um metal dúctil Desalinhamento introduz distribuição de tensão desigual Aumento do limite de escoamento na região de alta tensão, mas continua a suportar carga Redistribuição da carga, gerando a redução do efeito de desalinhamento. Ensaio em um Compósito reforçado com fibra Desalinhamento introduz distribuição de tensão desigual Fibras na região de alta tensão falham A tensão aumenta no restante das fibras, causando falha rápida. O desalinhamento tem um efeito significativo sobre os resultados de ensaio 11

12 12 Medindo Alinhamento

13 Dispositivos de Alinhamento Permite pequenos ajustes de angularidade, posição e concentricidade para otimizar o alinhamento entre as garras superior e inferior em uma máquina de ensaio. Dispositivos projetados para permitir que o ajuste sob carga sejam muito mais fáceis. 13

14 Alinhamento no ensaio de Compressão Garras Hidráulicas de efeito Cunha Alta rigidez lateral para manter o alinhamento sob carga 14 Pratos de Compressão com Assento Esférico Rápido e fácil montagem sistema de fixação Centro de rotação localizado no centro da superfície da placa de compressão. Dispositivo de travamento De acordo com os requisitos de alinhamentoda NADCAP

processos especiais nas indústrias aeroespacial.

15 O que é o Nadcap Nadcap (sigla the National Aerospace and Defence Contractors Accreditation Program). Programa de credenciamento de prestadores de serviços de defesa e aeronáutica nacional PRI's (Performance Review Institute) nome da marca para o programa credenciado gestão da indústria para processos especiais nas indústrias aeroespacial. (Processos, produtos, melhoria contínua, controle de qualidade) Um programa cooperativo mundial de grandes empresas, representantes do governo e fornecedores, com a finalidade de melhorar a qualidade no setor aeroespacial. O programa de acreditação inclui a auditoria de Ensaio de Materiais de Laboratórios e Sistemas para demonstrar e certificar a conformidade com os requisitos Nadcap. Mais informações sobre PRI e Nadcap

16 Nadcap - Requisitos de alinhamento para o Ensaio de tração em Compósitos Alinhamento medido sob carga de tração em corpos de provas aferidos (ver nota no final) que são representativos das amostras a serem testadas. Para AC7122 (Compósitos) O alinhamento típico dos corpos de prova são mostrados no documento da NADCAP. O PBS aceitável É: Ensaios Estáticos: 8% Ensaios Cíclicos: 5% ASTM E1012 é referenciado pela junção da NADCAP e outras normas. Contém procedimentos detalhados. Última versão (E ) inclui classificações em 5%, 8% e 10% PBS. NOTA: Os procedimentos para verificar o alinhamento Nadcap são mais exigentes do que as descritas na ASTM E1012 e eles não permitem "compensação célula alinhamento" isto significa que as células de alinhamento muito precisos são necessários para executar essas verificações. 16 IV

17 Mas não só sobre Alinhamento Atender aos requisitos NADCAP significa: Alinhamento de acordo com a referida norma Alinhamento de corpo de prova: Representam todos os materiais ensaiados. Calibração: A frequência é de acordo com ISO/ASTM para células de carga, extensômetros, deslocamento, velocidade, etc. Manutenção Preventiva: plan is followed. Treinamento: Operadores devem ser treinados para conhecer intimamente o funcionamento do equipamento Serviços oferecidos pela INSTRON 17

18 Desafio 3 Medindo Deformação 18

19 Soluções para Ensaio de Deformação em Compósitos Sem Contato Automático SVE/AVE 2 DIC Replay Clip-on & Extensômetros Bi-axial clip-ons Static clip-ons Dynamic clip-ons Strain Gauges AutoX

20 Extensômetro Biaxial Clip-on Principais Aplicações em Materiais Compósitos Tração (Coef. De Poisson) Cisalhamento em plano (IPS) Características Principais: Atende a um extenso números de normas Grande faixa de temperaturas (-200 to +200 ) Sistema de fixação simples Versões com opções de saída axial independentes (permite o monitoramento simultâneo de tensão média total e PBS. *) Compatível com quaisquer Sistemas Instron. 20

21 Extensômetro Biaxial 21

22 Extensômetro Automático Extensômetro de contacto automático; Precisão: 1 micron; Capaz de testar vários comprimentos base (L0); Adequado para tração e compressão; Fechamento 22 automático das facas

AutoX750 para Ensaio em Compósitos Fibra Tração Laminado Tração Laminado Laminado ASTM D4018 ASTM D3039 & ISO527-4/5 Compressão ASTM D695 Flexão ASTM

Baixo atrito: Diminiu a flambagem do corpo de prova Precisão: 1µm. Robusto Braços podem ser deixados até que ocorra a falha do material.

23 AutoX750 para Ensaio em Compósitos Fibra Tração Laminado Tração Laminado Laminado ASTM D4018 ASTM D3039 & ISO527-4/5 Compressão ASTM D695 Flexão ASTM D790/7264 EN2562/2746 ISO178/ Precisão :1µm Baixa força de aperto: não danifica o corpo de prova. Baixo atrito: Diminiu a flambagem do corpo de prova Precisão: 1µm. Robusto Braços podem ser deixados até que ocorra a falha do material. Posicionamento Repetitivo e a fixação garante resultados consistentes. Precisão: 1µm Robusto - Braços podem ser deixados até que ocorra a falha do material Precisão: 1µm Robusto - Braços podem ser deixados até que ocorra a falha do material

24 Advanced Video Extensometer (AVE) 2 24

25 Preciso e Consistente Alta precisão de medição de deformação: atende a maioria das normas para compósitos A precisão de 1 micron: permite a medição do módulo, conforme a ISO 527-4/5 Taxa de aquisição dados: 490 Hz Sistema de iluminação patenteada: previne que não haja nenhum infuência do meio externo. Densidade de ar constante Não requer operador para preparação da amostra, reduzindo o erro humano e aumentando a consistência de resultados. 25

26 Versátil e Capacitado Pode ser usado para medir deformação tração e compressão Pode ser usado em câmaras Pode ser usado com qualquer máquina de ensaio com uma entrada de +/- 10V Pode ser usado para medição de deformação de todo o corpo de prova software DIC (Digital Image Correlation) 26

27 O que é DIC? Um método óptico para medir a deformação na superfície de um objeto. Imagem Delsocamento Desformação 27 Análise da imagem da superfície todo o tempo Uso de correlação cruzada para determinar o deslocamento. Deformação calculada à partir deslocamento

28 28 Preparação do CP

29 29 O Ensaio

30 Exemplos de Aplicação Capaz de verificar técnicas de preparação de corpo de prova por compração, procurando por concentrações de tensão localizadas. Visualiza e detecta trincas não são visíveis a olho nu ou estão em imagens nao processadas em ensaios tradicionais de tração ou compressão. Verificação de atendimento a normas, identificando deformação localizada que esteja fora da faixa admissível. Analisar a deformação e o deslocamento sobre de uma superfície plana de uma peça ou componente onde extensômetros tradicionais são inviáveis. 30

Apenas 1 PC Coleção integrada e sincronizada de todos os dados da máquina de ensaio por

31 Vantagens do Sistema DIC Integrados Câmara Integrada e Sistema de iluminação fora da da área de ensaio. Luz polarizade impede que qualquer fonte de iluminaçõ cause influência. Apenas 1 PC Coleção integrada e sincronizada de todos os dados da máquina de ensaio por exemplo, Força e câmera Fácil de usar! Usuários podem se concentrar em analisar e compreender os seus resultados. 31

32 OBRIGADA PELA ATENÇÃO 32

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