Impact resistance of laminates previously subjected to bending loads

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.Atualmente vem–se a assistir a um aumento significativo do uso de materiais compósitos laminados em aplicações de engenharia, devido à sua elevada resistência e rigidez, mas a maior vantagem destes materiais é a redução de peso nos componentes finais. Contudo a resistência ao impacto a baixa velocidade, é uma desvantagem nos laminados. Assim, esta dissertação tem como objetivo principal estudar a resistência ao impacto de laminados carbono/epóxi (02/902)s previamente sujeitos a um dano induzido, e perceber o comportamento dos mesmos em ensaios de multi-impactos. Para tal, os provetes foram sujeitos a ensaios de flexão em três pontos com diferentes cargas, pretendendo-se induzir um danos nos provetes. Estes foram expostos a ultrassons (C-Scan) para se entender qual foi a dimensão do dano induzido. De seguida foram realizados ensaios de impacto a baixa velocidade, com uma energia de 1 J, o que corresponde a uma velocidade de 0,77 m/s, até que ocorrera perfuração total. Os resultados do presente estudo foram comparados com provetes de controlo e são analisados em termos dos diagramas força-tempo, força-deslocamento e energiatempo. O dano foi relacionado com a rigidez de flexão ao impacto. O aumento da pré-carga (dano induzido) evolui inversamente com a rigidez de flexão ao impacto.Nowadays we come to witness a significant increase in the use of laminated composite in engineering applications due to their high strength and stiffness, being their biggest advantage the weight reduction in the final components. However, the low speed impact resistance is a disadvantage in laminated composites. Thus, this thesis aims to study the impact resistance of carbon/epoxy laminates (02/902)s previously undergone to induced damage, and understand their behaviour in multi-impacts tests. Samples were subjected to bending tests on three points with different loads, with intention to induce damage on the specimens. These were exposed to ultrasounds (C-Scan) in order to assess the size of this induced damage. Then low speed impact test were performed, with an energy of 1 J, which corresponds to a speed of 0,77 m/s, until total perforation was achieved. Results of the present study were compared with control samples and analysed in terms of force-time, force-displacement and energy-time diagrams. Damage was associated with bending stiffness to impact. Increase of the preload (induced damage) follows an inverse relation with the bending stiffness to the impact