Obtenção das constantes elásticas efetivas sob condição dinâmica de um laminado híbrido para uso aeronáutico

Abstract

O presente trabalho aborda a determinação das constantes elásticas efetivas de materiais compósitos estruturais de uso aeronáutico por meio de ensaio de vibração. O experimento foi conduzido em um aparato apropriado com interferômetro a laser. Inicialmente, foi realizado um ensaio de vibração do tipo livre para obtenção das frequências naturais intrínsecas à placa de compósito híbrido de alumínio aeronáutico com tecido prepreg de fibra de carbono/epóxi (CARALL). Do mesmo modo, verificou-se por meio deste método, o alumínio 2024 T3 que é uma liga metálica que pode ser aplicada em aeronaves. Tanto o alumínio quanto os compósitos foram modelados em aplicativo computacional (ANSYS) onde por meio do método de elementos finitos obtiveram-se frequências relacionadas aos seis primeiros modos de vibração. O alumínio aeronáutico apresentou uma maior precisão entre os materiais analisados em relação as suas frequências naturais. Em relação as constantes elásticas, a liga de alumínio 2024 T3 apresentou um módulo E1 de 71,3 GPa e um coeficiente de Poisson de 0,31. As constantes elásticas do CARALL foram determinadas como solução de um problema de otimização computacional descrita em linguagem própria contida em uma sub-rotina do ANSYS. Observou-se que o módulo de elasticidade principal e o coeficiente de Poisson são próximos dos valores encontrados numericamente pela regra da mistura (70 GPa e 0.3, respectivamente).

Palavras-chave: Compósito híbrido, fibras de carbono, ensaio de vibração, propriedades mecânicas