Publicação
Deteção de defeitos em materiais compósitos usando tecnologia de ultrassons
| Resumo: | A utilização de materiais compósitos em aplicações estruturais comporta alguns desafios, pois a sua natureza heterogénea, resulta em mecanismos de dano complexos, sendo alguns tipos de defeito de difícil deteção a olho nu. O uso de técnicas de Ensaios Não Destrutivos (END) neste tipo de materiais é de extrema importância, uma vez que, permite a deteção de defeitos de outro modo impercetíveis. Este trabalho tem como objetivo principal o uso da técnica de análise não destrutiva de ultrassons (UT) no estudo, avaliação e caracterização de defeitos em materiais compósitos de matriz polimérica. Para o efeito foi utilizado o equipamento Prisma da Sonatest do tipo A-Scan com sonda Phased Array. Tendo em conta a pretensão referida, numa primeira fase, foram produzidos diferentes laminados com defeitos impostos como furos e inclusões, recorrendo ao processo de produção por infusão de resina assistida a vácuo (VARI). No caso das furações, os resultados experimentais obtidos evidenciam uma pequena tendência para a diminuição da extensão da região delaminada com o aumento do diâmetro da broca. Por outro lado, o estudo efetuado sobre as inclusões mostra que, quanto menores forem as suas dimensões, maior é a facilidade dos ultrassons em “contorná-las”, tornando-se a superfície oposta do laminado menos esbatida. Numa segunda fase, e utilizando o mesmo processo de produção, foram fabricados provetes de diferentes laminados sem defeitos, para análise UT de dois tipos de defeitos específicos: danos mecânicos e juntas adesivas. Os danos mecânicos foram induzidos por ação de diferentes solicitações mecânicas controladas como impacto e flexão, e caracterizados quanto à sua estrutura. As juntas adesivas (colagens entre laminados), por sua vez, foram avaliadas quanto à sua qualidade, tendo sido também submetidas a tensões mecânicas controladas, nomeadamente tração, de forma a causar danos nas juntas. Em relação aos resultados obtidos a partir da análise UT de laminados submetidos a solicitações de impacto de baixa energia e flexão, conclui-se que estas solicitações provocam um dano de formato cónico, verificando-se um fenómeno de crescimento das delaminações ao longo da espessura, à medida que a distância à superfície solicitada aumenta. Por último, constata-se que o dano induzido nas juntas origina uma descontinuidade no material, resultando em falhas no sinal de UT quer na interface substrato superior/adesivo quer no fundo do adesivo. |
|---|---|
| Autores principais: | Coelho, Bruno Miguel Alves |
| Assunto: | Defeitos Ensaios não destrutivos Materiais compósitos Ultrassons VARI Composite materials Defects Non-destructive testing Ultrasound |
| Ano: | 2020 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A utilização de materiais compósitos em aplicações estruturais comporta alguns desafios, pois a sua natureza heterogénea, resulta em mecanismos de dano complexos, sendo alguns tipos de defeito de difícil deteção a olho nu. O uso de técnicas de Ensaios Não Destrutivos (END) neste tipo de materiais é de extrema importância, uma vez que, permite a deteção de defeitos de outro modo impercetíveis. Este trabalho tem como objetivo principal o uso da técnica de análise não destrutiva de ultrassons (UT) no estudo, avaliação e caracterização de defeitos em materiais compósitos de matriz polimérica. Para o efeito foi utilizado o equipamento Prisma da Sonatest do tipo A-Scan com sonda Phased Array. Tendo em conta a pretensão referida, numa primeira fase, foram produzidos diferentes laminados com defeitos impostos como furos e inclusões, recorrendo ao processo de produção por infusão de resina assistida a vácuo (VARI). No caso das furações, os resultados experimentais obtidos evidenciam uma pequena tendência para a diminuição da extensão da região delaminada com o aumento do diâmetro da broca. Por outro lado, o estudo efetuado sobre as inclusões mostra que, quanto menores forem as suas dimensões, maior é a facilidade dos ultrassons em “contorná-las”, tornando-se a superfície oposta do laminado menos esbatida. Numa segunda fase, e utilizando o mesmo processo de produção, foram fabricados provetes de diferentes laminados sem defeitos, para análise UT de dois tipos de defeitos específicos: danos mecânicos e juntas adesivas. Os danos mecânicos foram induzidos por ação de diferentes solicitações mecânicas controladas como impacto e flexão, e caracterizados quanto à sua estrutura. As juntas adesivas (colagens entre laminados), por sua vez, foram avaliadas quanto à sua qualidade, tendo sido também submetidas a tensões mecânicas controladas, nomeadamente tração, de forma a causar danos nas juntas. Em relação aos resultados obtidos a partir da análise UT de laminados submetidos a solicitações de impacto de baixa energia e flexão, conclui-se que estas solicitações provocam um dano de formato cónico, verificando-se um fenómeno de crescimento das delaminações ao longo da espessura, à medida que a distância à superfície solicitada aumenta. Por último, constata-se que o dano induzido nas juntas origina uma descontinuidade no material, resultando em falhas no sinal de UT quer na interface substrato superior/adesivo quer no fundo do adesivo. |
|---|