Exercícios Resolvidos sobre Fabricação e Ensaio de Materiais Compósitos - Cálculo de Camadas, Densidade e Módulo de Elasticidade

Questão 9 10 ponto Desejamos fabricar uma placa de material compósito coma as seguintes características 1000 mmx1500mmx42mm para tanto usaremos uma resina epóxi e fibra de carbono de gramatura 300gm² Sabendo que o compósito deverá ter no máximo um número de vazios de 5 e que as quantidades de resina deverão ser calculadas como Soma dos números do seu RA por exemplo seu RA é 3045521 a SNRA 345521 20 Soma dos Números do seu RA SNRA Se SNRA 15 SNRAx3 resina Se 16 SNRA 25 SNRAx2 resina Se SNRA 25 SNRAx15 resina Calcule o número de camadas do compósito a densidade do compósito e as quantidades em gramas de resina e de fibras contidas na placa Dados ρf 176gcm³ ρR 115gcm³ Questão 10 10 ponto Um material compósito multidirecional de diferentes orientações de fibras conforme mostrado nos colchetes 04545909045450 e 045904500450 contendo de resina epóxi e de fibras de carbono é submetido ao ensaio de tração primeiro no eixo X e depois no eixo Y de posse dos dados abaixo calcule o seu módulo de elasticidade em cada direção ou seja Ex e Ey e compare os valores O compósito devera possuir um de vazios de no máximo 5 e os teores de resina poderão ser calculados em função da soma dos números do seu RA conforme demonstração SNRA 345521 20 Soma dos Números do seu RA SNRA portanto resina 20x2 40 Se SNRA 15 SNRAx3 resina Se SNRA 16 SNRA 25 SNRAx2 resina Se SNRA 25 SNRAx15 resina Ef 230000 MPa ER 3200MPa σf 2750 MPa σm 73MPa Ex nθ Ef vf Em vm nθ Σ an cos⁴ θ Ey nθ Ef vf Em vm nθ Σ an cos⁴ θ σx nθ σf vf σm vm nθ Σ an cos⁴ θ σy nθ σf vf σm vm nθ Σ an cos⁴ θ onde an percentagem do total de fibras numa direção θ ângulo das fibras nθ fator de eficiência de KRENCHEL SNRA Soma dos Números do seu RA 3023109 18 Como 16 ou SNRA ou 25 usamos a fórmula SNRA x 2 resina 18 x 2 36 O volume da placa é de 1000 mm x 1500 mm x 42 mm 6300000 mm³ 6300 cm³ A massa da placa é calculada como 1 vazios100 x volume x densidade do compósito Como o número máximo de vazios é de 5 podemos calcular a massa da placa como 1 5100 x 6300 cm³ x densidade do compósito Para calcular a densidade do compósito usamos a fórmula densidade do compósito fibra 100 x pf resina 100 x pr onde pf é a densidade da fibra e pr é a densidade da resina Substituindo os valores obtemos densidade do compósito 64100 x 176 gcm³ 36100 x 115 gcm³ 15244 gcm³ Substituindo esse valor na fórmula para massa da placa obtemos massa da placa 1 5100 x 6300 cm³ x 15244 gcm³ 9118314 g A massa de resina na placa é calculada como massa da placa x resina 100 9118314 g x 36100 328259304 g A massa de fibra na placa é calculada como massa da placa x fibra 100 9118314 g x 64100 583572096 g O número de camadas no compósito pode ser calculado dividindo a massa de fibra pela área da placa e pelo peso por unidade de área da fibra número de camadas massa de fibra área da placa x peso por unidade de área da fibra 583572096 g 1500 mm x 1000 mm x 300 gm² 12 camadas Assim para RA 3023109 O número de camadas no compósito é 12 A densidade do compósito é 15244 gcm³ A massa de resina na placa é 328259304 g A massa de fibra na placa é 583572096 g