Ensaio em Compósitos:
Desafios & Soluções
SAMPE Brasil
Carolina Stecca
1
Desafios
•
Ensaios de Produtividade: grande número de
configurações de ensaios e normas.
•
•
•
•
•
2
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
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
E também uma série de “ensaios estruturais” em peças. Ex: tração em
fenda (open hole) tração & compressão, compressão após o impacto (CAI)
3
Desafio 1
Gerenciando um vasto range de
Tipos de Ensaio e Normas
4
Configurações do ensaio de Compressão
CORPO DE PROVA NÃO SUPORTADO
•
•
NÃO SUPORTADO– seção de ensaio curta
• ISO 14126
•
•
•
ASTM D3410 (ITTRI)
ASTM D 6641 (CLC)
AITM 1-0008 (Hydraulic Grips)
Corpo de prova suportado(anti-Flambagem)
•
•
CORPO DE PROVA SUPORTADO •
5
(Anti-Buckling)
ISO 14126
Modified ASTM D 695
ASTM D 6484
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
garras com
alinhamento de
precisão
Compressão
de acordo
com ASTM
D695 etc.
Câmara de
Aquecimento
“Piggy back”
pratos de
compressão com
assentos esféricos
6
CAI
BlueHill 3 Método de ensaio em Compósitos
•
•
•
•
7
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
existentes.
Desafio 2
Alinhamento
8
Alinhamento e “Quantificação”
•
9
O que é Alinhamento?
1- Alinhamento correto dos
dispositivos de fixação.
10
IV
2- Desalinhamento
concêntrico entre os
dispositivos de fixação
superior e inferior
3- Desalinhamento angular
entre os dispositivos de
fixação superior e inferior
Por que o alinhamento é tão importante
no Ensaio de Materiais Compósitos?
Ensaio em um metal
dúctil
•
•
•
11
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
Medindo Alinhamento
12
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
Alinhamento no ensaio de Compressão
•
Pratos de Compressão
com Assento Esférico
•
•
Garras Hidráulicas de efeito
Cunha
•
14
Alta rigidez lateral para manter
o alinhamento sob carga
•
•
•
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
O que é o Nadcap…
•
•
•
•
•
15
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
• http://www.pri-network.org/PRI/
• http://www.pri-network.org/Nadcap/
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 (E101212) 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
… Mas não só sobre Alinhamento…
•
Atender aos requisitos NADCAP significa:
•
Alinhamento de acordo com a referida norma
•
•
•
•
•
17
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
Desafio 3
Medindo Deformação
18
Soluções para Ensaio de Deformação em Compósitos
Sem Contato
SVE/AVE 2
Automático
DIC Replay
Clip-on & Extensômetros
Bi-axial clip-ons
Dynamic clip-ons
19
Static clip-ons
Strain Gauges
AutoX 750
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
Extensômetro Biaxial
•
21
Extensômetro Automático
•
Extensômetro de
contacto automático;
•
•
Precisão: 1 micron;
Capaz de testar vários
comprimentos base
(L0);
•
Adequado para tração
e compressão;
•
22
Fechamento
automático das “facas”
AutoX750 para Ensaio em Compósitos
Fibra – Tração
ASTM D4018
•
•
•
23
Precisão :1µm
Baixa força de
aperto: não
danifica o corpo
de prova.
Baixo atrito:
Diminiu a
flambagem do
corpo de prova
Laminado – Tração Laminado
Compressão
ASTM D3039 &
ISO527-4/5
ASTM D695
•
•
•
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
Laminado
Flexão
ASTM D790/7264
EN2562/2746
ISO178/14125
•
•
Precisão: 1µm
Robusto Braços podem
ser deixados
até que ocorra
a falha do
material
Advanced Video Extensometer (AVE) 2
24
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
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
O que é DIC?
Um método óptico para medir a deformação na superfície de um objeto.
27
Imagem
Delsocamento
Análise da
imagem da
superfície todo o
tempo
Uso de correlação cruzada
para determinar o
deslocamento.
Desformação
Deformação
calculada à partir
deslocamento
Preparação do CP
28
O Ensaio
29
Exemplos de Aplicação
Capaz de verificar
técnicas de preparação
de corpo de prova por
compração, procurando
por concentrações de
tensão localizadas.
Verificação de
atendimento a normas,
identificando
deformação localizada
que esteja fora da faixa
admissível.
30
Visualiza e detecta trincas
não são visíveis a olho nu
ou estão em
imagens nao
processadas em ensaios
tradicionais de tração ou
compressão.
Analisar a deformação e
o deslocamento sobre de
uma superfície plana de
uma peça
ou componente onde
extensômetros
tradicionais são inviáveis.
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.
Coleção
integrada e
sincronizada de
todos os dados
da máquina de
ensaio por
exemplo, Força
e câmera
31
Apenas 1 PC
Fácil de usar!
Usuários
podem se
concentrar em
analisar e
compreender
os seus
resultados.
OBRIGADA PELA ATENÇÃO
32
[email protected]