EN ISO 14130 Compósitos de plástico reforçado com fibras - Determinação da resistência aparente ao cisalhamento entre camadas pelo método da viga curta

EN ISO 14130 Compósitos de plástico reforçado com fibras - Determinação da resistência aparente ao cisalhamento entre camadas pelo método da viga curta

A norma “EN ISO 14130 Compósitos de plástico reforçado com fibras - Determinação da resistência aparente ao cisalhamento entre camadas pelo método da viga curta”, desenvolvida pela Organização Internacional de Normalização (ISO) e posteriormente publicada como norma europeia no âmbito dos esforços de harmonização, descreve um procedimento para determinar a resistência aparente ao cisalhamento entre camadas de compósitos de plástico reforçado com fibras pelo método da viga curta. Este método é adequado para uso em compósitos de plástico reforçado com fibras com matrizes termofixas ou termoplásticas, desde que se obtenha a fratura por cisalhamento entre camadas.

EN ISO 14130 Compósitos de plástico reforçado com fibras - Determinação da resistência aparente ao cisalhamento entre camadas pelo método da viga curta

Ao utilizar materiais que não sejam laminados assimétricos e desequilibrados, os resultados podem ser afetados por diversos fatores, como alongamento/flexão e torção. Este método não é adequado para determinar parâmetros de projeto, mas pode ser utilizado para triagem de materiais ou como teste de controle de qualidade.

Em princípio, uma barra de seção transversal retangular é submetida à flexão como uma viga simples, resultando em fratura por cisalhamento entre as camadas. A barra repousa sobre dois apoios, e a carga é aplicada por meio de um elemento de carregamento localizado no ponto médio entre os apoios.

Este ensaio é semelhante em natureza ao método de carregamento em três pontos (norma ISO 14125) utilizado para determinar as propriedades de flexão de plásticos. No entanto, adota-se uma relação menor entre o vão de ensaio e a espessura da amostra para aumentar o nível de tensão de cisalhamento em relação à tensão de flexão no corpo de prova, a fim de promover a fratura por cisalhamento entre as camadas.

Ressalta-se que o resultado obtido não é um valor absoluto. Portanto, o termo "resistência aparente ao cisalhamento entre camadas" é utilizado para descrever a grandeza medida. Resultados de testes obtidos em amostras de tamanhos diferentes ou em amostras testadas sob condições diferentes não são diretamente comparáveis.

A norma EN ISO 14130 pertence a uma série de métodos de ensaio para compósitos de plástico reforçado com fibras, amplamente utilizados em indústrias como a aeroespacial, automotiva, naval, de energia eólica e de equipamentos esportivos.

Esta norma define um procedimento padronizado para determinar a resistência aparente ao cisalhamento entre camadas (resistência ao cisalhamento entre camadas) de compósitos de plástico reforçado com fibras, utilizando o ensaio de cisalhamento em viga curta (também conhecido como método de viga curta ou ensaio de flexão em três pontos com vão curto).

Este teste cria tensões de cisalhamento aplicando uma carga em uma configuração de flexão de três pontos com um espaçamento de apoio deliberadamente curto entre as camadas (laminados) do material compósito. Essa configuração promove a fratura por cisalhamento entre as camadas, em vez de flexão (torção) ou compressão das fibras externas.

As principais características deste método são as seguintes:

  • Princípio: Um pequeno corpo de prova retangular (cortado de uma placa laminada) é colocado sobre dois suportes e submetido a uma carga aplicada na extremidade central até que ocorra a fratura.
  • Geometria de exemplo: A relação típica entre vão e espessura é baixa (aproximadamente 4:1 a 5:1), o que maximiza a tensão de cisalhamento em relação à tensão de flexão.
  • Materiais aplicáveis: Plásticos reforçados com fibras com matrizes termofixas ou termoplásticas (por exemplo, fibra de vidro/epóxi, fibra de carbono/epóxi, compósitos de aramida).
  • Valor calculado: A resistência aparente ao cisalhamento entre camadas é calculada usando a fórmula fornecida na norma (esta é a abordagem clássica da teoria de vigas para a tensão de cisalhamento máxima em uma viga curta).
  • Nota importante: O valor obtido é denominado resistência aparente ao cisalhamento entre camadas, pois a distribuição de tensões não é de cisalhamento puro (existem também tensões de flexão). Portanto, os resultados não se destinam a projetos finais ou cálculos estruturais. Em vez disso, são muito úteis para:
  • Triagem e comparação de materiais
  • Controle de qualidade durante a produção.
  • Monitorar a consistência de uma parte para outra.
  • Avaliação dos efeitos do processamento, do condicionamento ambiental ou dos danos.

A configuração do teste é a seguinte:

  • Máquina de ensaio universal com dispositivo de flexão de três pontos (diâmetros específicos do cilindro são definidos para os suportes e a extremidade de carga).
  • Medição precisa das dimensões da amostra, velocidade de carregamento e condições ambientais.
  • O modo de falha deve ser verificado: resultados válidos devem indicar falha por cisalhamento entre camadas (delaminação) em vez de esmagamento, falha por tração na camada inferior ou flambagem.

Normas intimamente relacionadas a esta norma incluem:

  • Método de ensaio padrão ASTM D2344/D2344M para resistência à flexão em vigas curtas de materiais compósitos e laminados de matriz polimérica.
  • ISO 14125 Compósitos de plástico reforçados com fibras - Determinação das propriedades de flexão.
  • EN 2562 Série Aviação - Plásticos reforçados com fibra de carbono - Laminados unidirecionais - Ensaio de flexão paralelo à direção da fibra.
  • EN 2563 Série Aeroespacial - Plásticos reforçados com fibra de carbono - Laminados unidirecionais - Determinação da resistência aparente ao cisalhamento entre camadas.

Este teste continua sendo uma das maneiras mais comuns e econômicas de avaliar o desempenho da camada intermediária (ao longo da espessura) de compósitos laminados, especialmente para fins de garantia de qualidade.

Em resumo, a norma EN ISO 14130 é uma norma internacional que especifica um método para determinar a resistência aparente ao cisalhamento entre camadas de compósitos de plástico reforçado com fibras, utilizando o ensaio de cisalhamento em viga curta. Esta norma é amplamente utilizada nas indústrias aeroespacial, automotiva, naval e de compósitos estruturais para avaliar a qualidade da ligação entre as camadas do laminado.

O principal objetivo da norma EN ISO 14130 é medir a resistência de materiais compósitos laminados à falha por cisalhamento entre camadas. Em compósitos reforçados com fibras, a falha geralmente ocorre entre as camadas (delaminação), e não nas próprias fibras. Este ensaio fornece um método rápido para avaliar:

  • força de ligação entre camadas
  • Qualidade de fabricação de laminados
  • Efeitos dos sistemas de resina
  • O impacto dos defeitos de fabricação

Como a amostra de teste é relativamente pequena, o método é útil para controle de qualidade e comparação de materiais.

Esta norma utiliza uma configuração de flexão em três pontos com um vão muito curto. Quando a viga é carregada, a distribuição de tensões causa alta tensão de cisalhamento entre as camadas do laminado, levando à fratura por cisalhamento entre as camadas antes da fratura por flexão normal.

A norma EN ISO 14130 é amplamente utilizada na avaliação dos seguintes itens:

  • Compósitos de fibra de carbono
  • Plásticos reforçados com fibra de vidro
  • Compósitos de fibra de aramida
  • Laminados compósitos termofixos e termoplásticos

Setores de aplicação comuns:

  • Estruturas de aviação
  • Componentes compostos automotivos
  • pás de turbina eólica
  • estruturas compostas marinhas
  • equipamentos esportivos

Há muitos anos, nossa organização, com sua equipe competente e experiente, compreende as necessidades de seus clientes, fornecendo os serviços avançados de ensaio que eles exigem e auxiliando-os no estabelecimento, implementação e aprimoramento de sistemas de gestão. Nesse contexto, também oferecemos serviços de ensaio em conformidade com a norma EN ISO 14130.

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