SAMPE Brasil · 2017-03-21 · Ensaio em um metal dúctil • Desalinhamento introduz...
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Carolina Stecca
Ensaio em Compósitos: Desafios & Soluções
SAMPE Brasil
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Desafios
• Ensaios de Produtividade: grande número de
configurações de ensaios e normas.
• 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
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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
Compósitos exigem um grande números
de ensaios para caracterização
E também uma série de “ensaios estruturais” em peças. Ex: tração em
fenda (open hole) tração & compressão, compressão após o impacto (CAI)
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Desafio 1
Gerenciando um vasto range de
Tipos de Ensaio e Normas
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• 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)
• ISO 14126
• Modified ASTM D 695
• ASTM D 6484
Configurações do ensaio de Compressão
CORPO DE PROVA NÃO SUPORTADO
CORPO DE PROVA SUPORTADO
(Anti-Buckling)
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Sistema modular e flexível para a variedade de ensaios
ao longo de um intervalo de temperaturas
Célula de carga com faixa de 1000:1
garras com alinhamento de precisão
Câmara de Aquecimento
CAI
Compressão de acordo com ASTM D695 etc.
“Piggy back” pratos de compressão com assentos esféricos
Dispositivo de alinhamento
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BlueHill 3 Método de ensaio em Compósitos
• 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.
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Desafio 2
Alinhamento
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Alinhamento e “Quantificação”
•
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O que é Alinhamento?
IV
1- Alinhamento correto dos
dispositivos de fixação. 2- Desalinhamento
concêntrico entre os
dispositivos de fixação
superior e inferior
3- Desalinhamento angular
entre os dispositivos de
fixação superior e inferior
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Por que o alinhamento é tão importante
no Ensaio de Materiais Compósitos? Ensaio em um metal
dúctil
• 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
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Medindo Alinhamento
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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.
Dispositivos de Alinhamento
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Alinhamento no ensaio de Compressão
• Garras Hidráulicas de efeito
Cunha
• Alta rigidez lateral para manter
o alinhamento sob carga
• Pratos de Compressão
com Assento Esférico
• 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
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O que é o Nadcap…
• 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/
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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 (E1012-12) 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.
IV
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… Mas não só sobre Alinhamento…
• Atender aos requisitos NADCAP significa:
• Alinhamento de acordo com a referida norma
• 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
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Desafio 3
Medindo Deformação
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Sem Contato
Soluções para Ensaio de Deformação em Compósitos
AutoX 750
Automático
Clip-on & Extensômetros
Bi-axial clip-ons Static clip-ons
Dynamic clip-ons
DIC Replay SVE/AVE 2
Strain Gauges
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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.
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Extensômetro Biaxial
•
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Extensômetro Automático
• Extensômetro de
contacto automático;
• Precisão: 1 micron;
• Capaz de testar vários
comprimentos base
(L0);
• Adequado para tração
e compressão;
• Fechamento
automático das “facas”
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AutoX750 para Ensaio em Compósitos
• Precisão: 1µm.
• Robusto – Braços
podem ser deixados
até que ocorra a
falha do material.
• Posicionamento
Repetitivo e a
fixação garante
resultados
consistentes.
• Precisão :1µm
• Baixa força de
aperto: não
danifica o corpo
de prova.
• Baixo atrito:
Diminiu a
flambagem do
corpo de prova
• Precisão: 1µm
• Robusto -
Braços podem
ser deixados
até que ocorra
a falha do
material
Fibra – Tração
ASTM D4018
Laminado – Tração
ASTM D3039 &
ISO527-4/5
Laminado
Compressão
ASTM D695
Laminado
Flexão
ASTM D790/7264
EN2562/2746
ISO178/14125
• Precisão: 1µm
• Robusto -
Braços podem
ser deixados
até que ocorra
a falha do
material
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Advanced Video Extensometer (AVE) 2
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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.
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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)
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O que é DIC?
Imagem Delsocamento Desformação
Análise da
imagem da
superfície todo o
tempo
Uso de correlação cruzada
para determinar o
deslocamento.
Deformação
calculada à partir
deslocamento
Um método óptico para medir a deformação na superfície de um objeto.
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Preparação do CP
29
O Ensaio
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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.
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.
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Vantagens do Sistema DIC Integrados
Coleção integrada e sincronizada de todos os dados da máquina de ensaio por exemplo, Força e câmera
Apenas 1 PC
Câmara Integrada e Sistema de iluminação fora da da área de ensaio. Luz polarizade impede que qualquer fonte de iluminaçõ cause influência.
Fácil de usar! Usuários podem se concentrar em analisar e compreender os seus resultados.