Análise dos modos de falhas de um compósito polimérico carbono/epóxi de cura rápida por simulação numérica e comparação com os resultados experimentais utilizando critérios de falhas distintos

Resumo

O aumento na produção de compósitos poliméricos reforçados com fibra motivou a busca por métodos mais eficientes, devido ao longo período de cura dos processos tradicionais. Para isso, desenvolveu-se os compósitos de cura rápida, processados pela moldagem a compressão a quente. É um processo eficiente, reduzindo o tempo de cura para minutos e alcançando propriedades comparáveis aos dos compósitos tradicionais. Contudo, além dos compósitos já possuírem mecanismos de falha complexos, algumas etapas desse processo podem gerar tensões residuais, defeitos na superfície e desalinhamento das fibras. Este estudo realizou uma análise numérica e experimental, aplicando os critérios de falha de Hashin, Puck, LaRC04 e Tsai-Wu em simulações numéricas no software FEMAP 2021.2 (versão educacional) e comparando os resultados aos ensaios de tração em corpos de prova de compósito de cura rápida, segundo a norma ASTM D3039. Os modelos 2D e 3D foram comparados, com o 2D apresentando diferenças mínimas e otimizando o tempo computacional. Os resultados numéricos correlacionaram bem com os experimentais, com erro máximo de 4,63%. O critério de Puck foi o mais preciso, que apresentou o menor erro de 3,12%, enquanto Hashin e LaRC04 foram mais conservadores e Tsai-Wu apresentou resultados intermediários.