ANÁLISE DA PRESSÃO CRÍTICA DE TUBOS DE MATERIAIS COMPÓSITOS REFORÇADOS POR FIBRAS LONGAS
Rômulo Montalvão Silva1; Márcio André Araújo Cavalcante1
1 Universidade Federal de Alagoas
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0770
Resumo
Os materiais compósitos constituídos de polímeros reforçados por fibras têm encontrado nos últimos anos um vasto campo de aplicações. Suas principais características mecânicas são suas elevadas relações rigidez/peso e resistência/peso, excelente resistência à fadiga e também à corrosão. O excelente desempenho mecânico destes materiais tem incentivado o emprego dos mesmos na confecção de tubos industriais submetidos a condições ambientais severas e a alta pressão. Como exemplo, podem ser citadas suas aplicações em risers na indústria offshore, em substituição ao aço. Considerando as dificuldades para a descrição do comportamento de estruturas reais de materiais compósitos, levando-se em conta todos os detalhes da microestrutura heterogênea, é comum se recorrer a técnicas de homogeneização e a estratégias de modelagem multi-escala. Neste trabalho, propõem-se a utilização do modelo auto-consistente generalizado, também conhecido como modelo de três fases, na obtenção das propriedades elásticas efetivas das lâminas constituídas de matrizes poliméricas reforçadas por fibras longas. Estas propriedades efetivas serão utilizadas em um estudo paramétrico que visa investigar a influência dos parâmetros definidores da configuração de tubos de material compósito, como a disposição das lâminas e a orientação das fibras, na pressão externa crítica, sendo esta investigação aplicável à tubos de parede fina, uma vez que são adotadas certas restrições cinemáticas. A expressão adotada para a pressão externa crítica baseia-se na Teoria Clássica da Laminação e na Teoria da Instabilidade Elástica Linear, supondo-se a ausência de imperfeições e os materiais trabalhando no regime elástico linear. Estes estudos paramétricos servirão de base para trabalhos futuros que visam o emprego de técnicas de otimização e a realização de análises de confiabilidade estrutural para estes tubos de materiais compósitos submetidos à pressões hidrostáticas externas.
Palavras-chave: Materiais Compósitos Reforçados por Fibras; Modelo Auto-Consistente Generalizado; Pressão Externa Crítica; Tubo de Parede Fina