Análise do efeito higrotérmico no comportamento em fadiga de compósitos de PPS/fibras de carbono

Abstract

Resumo: O contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial devese, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho quando em serviço dessas estruturas. Componentes com exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Em função do que foi exposto este trabalho tem como objetivo contribuir para a avaliação do efeito higrotérmico na resistência à fadiga do compósito termoplástico PPS/fibras de carbono. Os materiais estudados foram cedidos pela empresa holandesa TenCate, fornecedora de laminados da Airbus e EMBRAER. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que compósitos de PPS/fibras de carbono apresentam um aumento nos valores de resistência à tração quando condicionados higrotermicamente, devido à plasticização desta matriz polimérica, aumentando, consecutivamente, sua tenacidade à fratura. Entretanto, a partir dos ensaios realizados, foi constatado que o condicionamento higrotérmico não alterou de forma significativa o comportamento de vida em fadiga dos laminados PPS-C. Palavras-chave: PPS, compósitos termoplásticos, propriedades mecânicas, fadiga. On the Analysis of Hygrothermal Effect on Fatigue Behavior of PPS/Carbon Fiber CompositeAbstract: The continued growth in the use of polymer composites in structural components in the aerospace industry is due primarily to the design flexibility, excellent mechanical properties and low density, combined with the high values of mechanical strength and stiffness and low incidence of corrosion, with which these structures meet several performance requirements when in service. Components with structural requirements may have their mechanical properties affected when exposed to harsh environments such as high temperature and humidity, and should be carefully evaluated before being put into service. The aim of the present work is to evaluate the hygrothermal effect on the fatigue resistance of thermoplastic PPS/carbon fiber composite. These laminates were obtained from TenCate Company, which provides composite laminates to Airbus and Embraer. PPS/carbon fibers composites exhibited increased tensile strength under hygrothermal conditioning due to plasticization of the polymer matrix, with the fracture toughness being also increased. In contrast, the hygrothermal conditioning did not alter significantly the behavior of fatigue life of laminates from PPS/carbon fiber composite.

Mechanical Performance of Carbon Fiber/Polyamide 6: Comparative Study Between Conditioning in Distilled Water with Heating and Saline Solution

“…However, moisture can also be favorable for composites, increasing tensile strength. As in the study by Faria et al 36 , who submitted CF/PPS and fiberglass (FG)/PPS composites to hygrothermal conditioning for eight weeks and observed an increase of 12% and 5%, respectively, in the tensile strength. According to the authors and based on the study carried out by Cândido et al 37 , the presence of moisture in the composites may have reduced the matrix stiffness and consequently increased its toughness.…”

Fatigue resistance of carbon fiber/polyphenylene sulfide composites engineered for automotive use

“…Faria et al 11 obtained similar tensile strength results for CF/PPS composites. Montagna et al 22 arrived at comparable findings utilizing identical material and a similar processing cycle.…”

“…Additionally, its low moisture absorption rate safeguards against environmental humidity, preventing dimensional instability and maintaining precise tolerances in component manufacturing. The utilization of PPS as the thermoplastic matrix achieves a delicate balance between mechanical robustness and resilience against demanding operating conditions, ultimately contributing to the creation of safer, longer‐lasting, and technologically advanced vehicles 11 …”

“…The utilization of PPS as the thermoplastic matrix achieves a delicate balance between mechanical robustness and resilience against demanding operating conditions, ultimately contributing to the creation of safer, longer-lasting, and technologically advanced vehicles. 11 A comprehensive understanding of the fatigue behavior of composite materials is crucial in ensuring the prolonged and reliable service life of automotive parts. The fatigue test employed in this study serves as a crucial investigative tool, offering insights into the long-term performance and durability of CF/PPS composites for automotive applications.…”

Comparação entre métodos de inspeção não-destrutiva aplicados a materiais compósitos estruturais

“…Aeronaves e satélites são usados por longos períodos, portanto, é importante que os materiais utilizados na construção dos mesmos, mantenham suas propriedades durante todo o seu período de vida, mesmo em ambientes mais severos [50,51].…”