Influence of the stacking sequence of layers on the mechanical behavior of polymeric composite cylinders

Neste trabalho avaliou-se experimentalmente a influência da onfiguração de bobinagem no comportamento mecânico de cilindros de compósito polimérico com bobinagem simétrica e assimétrica. Para tanto, foram fabricados pelo processo de bobinamento filamentar (filament winding) dois grupos de cilindros com extremidades abertas, que apresentaram alteração no posicionamento das camadas em relação ao plano médio, caracterizando laminados simétrico e assimétrico. No compósito deste estudo, utilizou-se uma matriz com sistema tricomponente com resina epoxídica e reforço de fibra de carbono. Para avaliação da resistência mecânica, os cilindros foram submetidos a ensaio hidrostático que consistiu da pressurização interna em dispositivo apropriado mediante a utilização de um fluido até que ocorresse o colapso. Adicionalmente, as deformações e os modos de falha dos dois grupos de cilindros foram analisados e comparados. A utilização de um programa de cálculo de elementos finitos permitiu concluir que esta ferramenta, muito usada em projeto, não consegue identificar tensões na orientação da fibra em cada uma das camadas do compósito, bem como tensões de cisalhamento interlaminares que surgem nos cilindros com configuração assimétrica. Os resultados dos ensaios mostraram que as configurações de bobinagem exercem influência no comportamento mecânico dos cilindros de material compósito, favorecendo a construção do tipo simétrica.This work evaluated experimentally the influence of the stacking sequence of layers symmetrical and asymmetrical on the mechanical behavior of polymeric composite cylinders. For so much, two open-ended cylinders groups were manufactured by filament winding process, which had different stacking sequence related to the laminate midplane, characterizing symmetrical and asymmetrical laminates. The composite cylinders were made with epoxy matrix and carbon fiber as reinforcement. For evaluation of the mechanical strength, the cylinders were tested hydrostatically, which consisted of internal pressurization in a hydrostatic device through the utilization of a fluid until the cylinders burst. Additionally, were compared the strains and failure modes between the cylinders groups. The utilization of a finite element program allowed to conclude that this tool, very used in design, does not get to identify tensions in the fiber direction in each composite layer, as well as interlaminar shear stress, that appears in the cylinders with asymmetrical stacking sequence. The tests results showed that the stacking sequence had influence in the mechanical behavior of the composite cylinders, favoring the symmetrical construction