Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Para um número de combinações fibras de vidro e de carbono-matriz, este comprimento crítico é da
ordem de 1mm, que cai dentro da faixa de 20 a 150 vezes o diâmetro da fibra.
Quando a tensão se iguala a σ f é aplicada a uma fibra tendo justo este comprimento
crítico, resulta o perfil tensão-posição mostrado na Figura 17.7a; isto é, a carga máxima da fibra é
encontrada apenas no centro axial da fibra. À medida em que o comprimento da fibra l aumenta, o
reforço da fibra se torna mais efetivo; isto é demonstrado na Figura 17.7b, um perfil de tensãoposição
axial para l > l c quando a tensão aplicada é igual à resistência da fibra. A Figura 17.7c
mostra o perfil da tensão-posição para l < l c .
Figura 17.7. Perfis tensão-posição quando o comprimento da fibra l (a) é igual ao comprimento
crítico l c ; (b) é maior do que o comprimento crítico; e (c) é menor do que o comprimento crítico
para um compósito reforçado por fibra que é submetido a uma tensão de tração igual à resistência à
tração da fibra σ f .
Fibras para as quais l >> l c (normalmente l > 15 l c ) são denominadas continuas; fibras
descontínuas ou curtas têm comprimentos menores do que este. Para fibras descontínuas de
comprimento significativamente menores do que l c , a matriz se deforma ao redor da fibra de tal
maneira que existe virtualmente nenhuma transferência de tensão e pouco reforço pela fibra. Estes
são essencialmente os compósitos particulados descritos acima. Para produzir um significativo
aumento na resistência mecânica do compósito, as fibras devem ser contínuas.
17.5 - INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO DA FIBRA E SUA CONCENTRAÇÃO
O arranjo ou orientação das fibras entre si, a concentração da fibra e a distribuição da
fibra têm uma significativa influência sobre a resistência mecânica e outras propriedades de
compósitos reforçados por fibra. Com relação à orientação, dois extremos são possíveis: (1) um
alinhamento paralelo do eixo longitudinal das fibras numa única direção, e (2) um alinhamento
totalmente randômico. Fibras contínuas estão normalmente alinhadas (Figura 17.8a), enquanto que
fibras descontínuas podem ser alinhadas (Figura 17.8b), randômicamente orientadas (Figura 17.8c),
ou parcialmente orientadas. Melhores propriedades globais de compósito são obtidas quando a
distribuição da fibra é uniforme.
Compósitos de Fibras Contínuas e Alinhadas
(a) Carregamento Longitudinal.