Um estudo comparativo de critérios de falha aplicados ao dano progressivo de materiais laminados

Abstract

Materiais compósitos apresentam rigidez residual estrutural, mesmo após a falha em alguma lâmina, tornando relevante o conhecimento da ordem de falha das lâminas do material. Por essa razão, a Teoria Clássica de Laminação é utilizada para criar uma metodologia que calcule a sequência de falha em materiais laminados, através da criação de um código em linguagem Python. A metodologia aplica os critérios de falha Máxima Tensão, Máxima Deformação, Tsai-Hill e Tsai-Wu e uma degradação do tipo instantânea para encontrar a sequência de falha nos laminados [90/0]s, [90/0]3s e [90/0]5s de fibra de carbono T300 em matriz de epóxi 940C para as solicitações de flexão e torção. Os resultados encontrados mostram que a alteração do critério de falha influencia na ordem de falha, e que esse comportamento se mostra mais evidente em laminados com maior número de lâminas. Também é apresentada a alteração na rigidez e a distribuição das tensões ao longo da espessura do laminado conforme a ocorrência da falha.

Composite materials can keep a residual strength even after the failure of a ply. For this reason, it is important to study the material Progressive Ply Failure (PPF). Therefore, a methodology that applies the Classical Lamination Theory in a code using Python programming language is developed to find the PPF of a laminated material. The methodology uses the Maximum Stress, Maximum Strain, Tsai-Hill and Tsai-Wu failure criteria and the instantaneous unloading material degradation model to discover the PPF of the [90/0]s, [90/0]3s and [90/0]5s composite laminates made of T300 carbon fiber in a 940C epoxy matrix. All of them are submitted to a torsion and flexure load. The results present that the different failure criteria affect the failure order and that this behavior becomes more evident in laminates with more plies. The strength variation and the stress distribution over the thickness according to the failure occurrence are also presented.