Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Significativo reforço é possível somente se a ligação matriz-fibra for forte. Com base no diâmetro,
reforços por fibra são classificados como filamentos ("whiskers"), fibras ou fios. Devido às
descontinuidades de reforço nas extremidades da fibra, a eficiência de reforço depende do
comprimento da fibra. Para cada combinação fibra-matriz, existe algum comprimento crítico; o
comprimento de fibras descontínuas excede grandemente este valor crítico, enquanto que fibras mais
curtas são descontínuas.
O arranjo de fibra é também crucial em relação às características do compósito. As
propriedades mecânicas de compósitos de fibras contínuas e alinhadas são altamente anisotrópicas.
Na direção de alinhamento, reforço e resistência mecânica estão num máximo; perpendicular ao
alinhamento, êles estão num mínimo. Expressões "regra-de-mistura" para compósito para
orientações tanto longitudinais quanto transversais foram também desenvolvidas.
Para compósitos de fibras curtas e descontínuas, as fibras podem ser tanto alinhas quanto
randomicamente orientadas. Significativas resistências mecânicas e rigidez são possíveis para
compósitos de fibra curtas alinhadas na direção longitudinal. A despeito de algumas limitações na
eficiência de reforço, as propriedades de compósitos de fibras curtas randomicamente orientadas
são isotrópicas.
O objetivo de muitos compósitos reforçados com fibras é uma alta resistência mecânica
específica e/ou um alto módulo específico. Portanto,os materiais da matriz são comumente polímeros
ou metais tendo relativamente baixas densidades. O compósito mais comum deste tipo é o
"fiberglass" - fibras de vidro embutidas numa matriz de polímero. Fibras de carbono são também
frequentemente usadas. Melhores combinações gerais de propriedades são possíveis com
compósitos híbridos, aqueles contendo pelo menos 2 diferentes tipos de fibra.
Várias técnicas de processamento de compósitos foram desenvolvidas que fornecem uma
uniforme distribuição de fibra e um alto grau de alinhamento. Com "pultrusion", componentes de
comprimentos contínuos e seções retas constantes são formados quando "tows"(feixes) de fibras
impregnados com resina são puxados através de uma matriz. Composições utilizadas para muitas
aplicações estruturais são comumente preparadas usando uma operação de assentamento em
camadas sucessivas (tanto manualmente quanto automatizadamente),onde fita compensadas
"prepreg" são assentadas numa superfície usinada, que são subsequentemente completamente
curadas pela simultânea aplicação de calore pressão. Algumas estruturas vazadas (ôcas) podem ser
fabricadas usando procedimentos de enrolamento automático de filamentos, pelo qual cordões (ou
feixes) revestidos com resina ou fita "prepreg" são continuamente enrolados sobre um mandril,
seguido por uma operação de cura.
Dois tipos gerais de compósitos estruturais foram discutidos: os compósitos laminares e os
painéis sanduíche. As propriedades de compósitos laminares são virtualmente isotrópicas num plano
bidimensional. Isto é tornado possível com várias chapas de um compósito altamente
anisotrópico,que são cimentadas umas sobre as outras de tal maneira que uma direção de alta
resistência é variada com cada sucessiva camada. Painéis sanduíche consistem de 2 fortes e rígidas
faces de folhas que são separadas por um material núcleo ou estrutura. Estas estruturas combinam
relativamente altas resistências mecânicas com baixas densidades.
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