Para estruturas utilizadas no setor aeroespacial, os requisitos de baixo peso, alta resistência e rigidez, além de estabilidade dimensional, têm propiciado o aumento da utilização de materiais compósitos nas suas manufaturas. Em particular, cascas cilíndricas ou estruturas construídas pela junção de cilindros de paredes finas, confeccionadas em fibra de carbono e resina epóxi, são amplamente utilizadas neste tipo de aplicação. Neste trabalho, um programa experimental foi desenvolvido para determinar as tensões de falha, os módulos de elasticidade e o modo de falha de 47 cilindros com diâmetro interno de 40 mm e espessura nominal de 0,6 mm (com exceção de 2 corpos de prova), fabricados em carbono/epóxi, quando submetidos a cargas compressivas uniaxiais. Os espécimes testados possuíam diferentes razões entre comprimento e diâmetro (variando de 2,50 a 11,25) e seqüências de laminação variadas (orientações de camadas). Os resultados dos ensaios foram comparados aos obtidos em análises realizadas com programas de elementos finitos e os fatores que influenciaram o comportamento mecânico destes cilindros foram analisados.

The requirements of low weight and dimensional stability, combined with high strength and stiffness, for aerospace structures has prompted an increasing use of fiber reinforced materials in manufacturing such structures. In particular, carbon/epoxy cylinders have been widely used in aerospace applications. In this work, an experimental program was developed to determine failure loads, modulus of elasticity and failure modes of 47 carbon/epoxy cylinders shells under compressive loads. The specimens tested had several different length/diameter (from 2.50 to 11.25) ratios and laminate lay-up. These results were compared to the analytical results from finite element code and the most important factors influencing the mechanical behavior of this type of structure were analyzed.

A presença de vazios em compósitos estruturais pode ter efeitos significativos. Em geral, os vazios diminuem a resistência estática e a vida em fadiga de laminados. Essa influência é bastante pronunciada na resistência ao cisalhamento interlaminar, compressão, entre outras, onde as propriedades mecânicas da matriz exercem maior influência sobre o comportamento do compósito. O presente artigo descreve o estudo do efeito da porosidade na resistência ao cisalhamento interlaminar de sistemas de compósitos de tecido e tape (fitas unidirecionais) de carbono aglutinados com matriz epóxi. Os laminados foram produzidos de maneira semelhante, bem como o processo de introdução de vazios (na faixa de 0a 12% de porosidade).Os compósitos foram avaliados por análises microscópicas e inspeção ultra-sônica e os valores de atenuação medidos foram convertidos em coeficientes de absorção para permitir uma normalização dos dados. O critério de fratura de Mar-Lin apresentou bom ajuste, mostrando-se adequado para o estudo de porosidade em compósitos. Por meio desse critério foi determinado que somente os laminados com porosidade acima de 0,9% para tecido de carbono/epóxi e acima de 0,75% para laminados de tape de carbono/epóxi é que apresentam redução de suas propriedades mecânicas

The presence of voids has deleterious effects on the structural performance of composites. In general, voids decrease the static strength and lifetime under fatigue. The influence is more pronounced in the interlaminar shear strength (ILSS), compressive strength, and others that are associated with matrix- dominated mechanical properties. This work reports the effect of porosity on the interlaminar shear strength (ILSS) of epoxy-impregnated carbon fabric and tape composites. Several laminates with different void content (porosity range of 0-12%) were prepared in a similar way. The composites were characterized by microscopy and ultrasonic inspection with the attenuation values being converted in absorption coefficients and correlated with ILSS results. The Mar-Lin fracture criterion provided a good fit to the experimental data and was deemed adequate to predict the strength of porous composites. It was observed that carbon fabric laminate with porosity level higher than 0.9% and carbon tape laminates with porosity above 0.75% led to the reduction of the mechanical strength.

Técnicas que contribuem para melhorar a qualidade dos compósitos produzidos por laminação manual e cura em autoclave e/ou visando à redução no custo de processamento têm sido intensamente pesquisadas. Uma das maneiras de se obter esse ganho de produtividade é eliminar operações de usinagem da borda por meio da técnica de fabricação de laminados com bordas moldadas. Neste trabalho é apresentada uma revisão da tecnologia de fabricação de peças estruturais de compósitos poliméricos avançados, com ênfase na produção de laminados com bordas moldadas. Exemplos deste tipo de acabamento são mostrados utilizando laminados cruzados simétricos [(0,90)/0]s e [(0,90)/90]s, fabricados com fita unidirecional contínua e tecido bidirecional de carbono, pré-impregnados com resina epóxi. O arranjo de fibras e resina na região da borda livre de todos os corpos-de-prova foi analisado usando um microscópio óptico. Foi observado que as fibras longitudinais (a 0°) podem se mover lateralmente na direção da borda moldada sob ação da pressão aplicada durante a cura. Bolsas de resina pura podem ser formadas nessa região dependendo da seqüência de empilhamento do laminado.

Manufacturing techniques that improve the quality and/or reduce the cost of advanced composites structures produced by vacuum bag and cure in autoclave have been intensely investigated. One way to obtain a gain in productivity is to produce laminates with molded edges. This work presents a literature review of the fabrication process of structural parts of advanced polymeric composites, with emphasis in the manufacturing of laminates with molded edges. As an example of this type of edge finishing, symmetric cross ply laminates [(0,90)/0]s and [(0,90)/90]s were manufactured with pre-impregnated unidirectional tape and fabric. The arrangement of fibers and resin near the free edge of all specimens were analyzed using an optical microscope. It was observed that longitudinal fibers in the laminate (fibers at 0°) may move laterally towards the molded edge under the action of the pressure applied during cure. Pockets of pure resin may be formed at this region depending on the laminate stacking sequence.