ESTUDO DO COMPORTAMENTO EM FRATURA DE MATERIAIS COMPÓSITOS PARA REPARO DE DUTOS DE AÇO
FRACTURE BEHAVIOR STUDY OF COMPOSITE MATERIALS FOR PIPELINE REPAIR
Touça, José Maurício R.; Castrodeza, Enrique Mariano; Bastian, Fernando Luiz
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.00302010
Tecnol. Metal. Mater., vol.3, n2, p.60-64, 2006
Resumo
No desenvolvimento de materiais compósitos para reparo de dutos danificados de aço é de fundamental importância a avaliação da sua tenacidade à fratura. O objetivo do trabalho foi estudar a aplicabilidade de metodologias para a avaliação da tenacidade à fratura em quatro tipos de compósitos poliméricos reforçados por fibras de vidro utilizados no reparo de dutos. Realizaram-se testes preliminares segundo a norma ASTM D-3039 para se obter as propriedades mecânicas em tração destes materiais. A caracterização do seu comportamento em fratura foi inicialmente avaliada segundo a norma ASTM E-1922, baseada na determinação da tenacidade à fratura translaminar (KTL). Foi adotada também uma metodologia baseada na avaliação do CTOD tradicional (d) pela norma ASTM E-1820 (com modificações), e do CTOD de Schwalbe (d5). Os resultados mostraram que a metodologia definida pela ASTM E-1922 não foi adequada para os materiais estudados, enquanto que a metodologia do d5 foi interessante para a avaliação da tenacidade à fratura dos mesmos, sendo muito atrativa porque não depende de modelos matemáticos e pode ser facilmente aplicada em diferentes geometrias de corpos de prova.
Palavras-chave
Tenacidade à fratura, Materiais compósitos, Reparo de
Abstract
During the development of composite materials for damaged pipelines repair is very important their fracture toughness evaluation. The objective of this work was to study the applicability of methodologies for fracture toughness evaluation of four types of glass fiber reinforced polymer matrix composites for pipelines repair. Preliminary tensile tests have been made using the ASTM D-3039 standard obtaining the monotonic mechanical properties of these materials. Their fracture behavior characterization was initially made according to ASTM E-1922 standard based on translaminar fracture toughness (KTL) evaluation. The results showed that this methodology was not appropriate for the studied materials. We also used a methodology based on the CTOD (d) evaluation according to ASTM E-1820 standard (with some modifications), and a more recent one based on the Schwalbe’s CTOD (d5). The results indicated that the d5 methodology was interesting for fracture toughness evaluation of the studied materials, being very attractive because it does not depend on mathematical models and it can be easily applied to different specimen geometries
Keywords
Fracture toughness, Composite Materials, Pipelines repair
Referências
1 HASSUI, L. H., Análise estrutural de dutos reparados por material compósito. 1999. 75p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Oceânica) – Programa de Engenharia Oceânica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1999.
2 TOUÇA, J. M. R., BASTIAN, F. L., Fratura de materiais compósitos utilizados em reparo de dutos. Petro & Química, n. 253, p. 99-102, 2003.
3 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E-1922: Standard test method for translaminar fracture toughness of laminated polymer matrix composite materials. In: ________. 1999 Annual book of ASTM standards. Philadelphia, 1999. v. 3.01, p. 1077-1081.
4 CASTRODEZA, E. M., Desenvolvimento e avaliação de técnicas experimentais para os estudo da mecânica da fratura de laminados fibra-metal. 2002. 158p. Tese (Doutorado em Ciências em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) – Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2002.
5 CASTRODEZA, E. M., TOUÇA, J. M. R., IPIÑA, J. E. P., BASTIAN, F. L., Determination of CTODc in fibre metal laminates by ASTM and Schwalbe methods. Materials Research, v. 5, n. 2, p. 119-124, 2002.
6 CASTRODEZA, E. M., PEREZ IPIÑA, J. E., BASTIAN, F. L. Experimental Techniques for Fracture Instability Toughness Determination of Unidirectional Fibre-Reinforced Metal Laminates, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, v. 25, n.11, p. 999-1008, 2002.
7 FUJIYAMA, R. T. Materiais compósitos para reparos de dutos em ambiente terrestre com defeitos internos. 2004. 158p. Tese (Doutorado em Ciências em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) – Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2004.
8 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS.ASTM D-3039: Standard test method for tensile properties of polymer matrix composite materials. In: ________. 2001 Annual book of ASTM standards., Philadelphia, 1993. v. 15.03, p. 163-168.
9 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E-1820: Standard test method for measurement of fracture toughness. In: ________. 1999 Annual book of ASTM standards. Philadelphia, 1999. v. 3.01, p. 972-1005.
10 SCHWALBE, K.-H. Introduction of d5 as an operational definition of the CTOD and its practical use. Fracture mechanics., Philadelphia: American Society for Testing and Materials, 1995. ASTM STP 1256, v. 26
11 BUSSAB, W. O.; MORETTIN, P. A. Estatística básica. 4. ed. São Paulo: Atual, 1987.
12 SOLAR, M. A., BELZUNCE, F. J., Fracture toughness and R-curves of glass fibre reinforced polyester. Composites, v. 20, n. 2, p. 120-124, Mar.1989.
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email