Mechanical behavior of carbon/epoxy cylinders under axial compressive loads

Para estruturas utilizadas no setor aeroespacial, os requisitos de baixo peso, alta resistência e rigidez, além de estabilidade dimensional, têm propiciado o aumento da utilização de materiais compósitos nas suas manufaturas. Em particular, cascas cilíndricas ou estruturas construídas pela junção de cilindros de paredes finas, confeccionadas em fibra de carbono e resina epóxi, são amplamente utilizadas neste tipo de aplicação. Neste trabalho, um programa experimental foi desenvolvido para determinar as tensões de falha, os módulos de elasticidade e o modo de falha de 47 cilindros com diâmetro interno de 40 mm e espessura nominal de 0,6 mm (com exceção de 2 corpos de prova), fabricados em carbono/epóxi, quando submetidos a cargas compressivas uniaxiais. Os espécimes testados possuíam diferentes razões entre comprimento e diâmetro (variando de 2,50 a 11,25) e seqüências de laminação variadas (orientações de camadas). Os resultados dos ensaios foram comparados aos obtidos em análises realizadas com programas de elementos finitos e os fatores que influenciaram o comportamento mecânico destes cilindros foram analisados. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe requirements of low weight and dimensional stability, combined with high strength and stiffness, for aerospace structures has prompted an increasing use of fiber reinforced materials in manufacturing such structures. In particular, carbon/epoxy cylinders have been widely used in aerospace applications. In this work, an experimental program was developed to determine failure loads, modulus of elasticity and failure modes of 47 carbon/epoxy cylinders shells under compressive loads. The specimens tested had several different length/diameter (from 2.50 to 11.25) ratios and laminate lay-up. These results were compared to the analytical results from finite element code and the most important factors influencing the mechanical behavior of this type of structure were analyzed