Resistência à flexão de materiais compostos

Introdução

Os materiais compostos possuem pelo menos duas substâncias diferentes que são integradas para aprimorar as propriedades. Nesta revisão, discutiremos como os materiais resistem a cargas de flexão.

Polímero reforçado com fibra de carbono

O polímero reforçado com fibra de carbono normalmente resiste a temperaturas de aproximadamente 500°C e possui resistência à flexão de aproximadamente 1500 MPa. É frequentemente empregado na construção de aeronaves e automóveis de alto desempenho. É muito resistente, mas leve. Por exemplo, bicicletas e carros de corrida usam esse material composto para oferecer melhor desempenho. Em aplicações estruturais, sua resistência à flexão o torna um material muito procurado. As fibras de carbono são orientadas para resistir ao estresse de forma eficaz. Elas produzem um material duro e forte quando misturadas com resina. Muitos designers dependem de sua alta relação resistência/peso. O equilíbrio entre resistência à flexão e resistência térmica torna esse composto muito adequado para aplicações severas.

Polímero reforçado com fibra de vidro

O polímero reforçado com fibra de vidro tem uma temperatura de trabalho de 300°C e uma resistência à flexão de cerca de 600 MPa. Esse composto é comumente usado em construções e em pás de turbinas eólicas. Ele tem um equilíbrio adequado entre preço e desempenho. As fibras de vidro conferem alta resistência, e a resina mantém a estrutura bem unida. Esse material pode ser empregado em cascos de barcos e em equipamentos esportivos. Ele é mais econômico em comparação com os compostos de fibra de carbono. Os números no desempenho o tornam uma opção econômica adequada quando não é necessária uma resistência extremamente alta. É comumente usado na maioria das aplicações porque os engenheiros de projeto apreciam sua resistência e facilidade de produção em reparos ou modificações.

Compostos de fibra de aramida (à base de Kevlar)

Os compostos de fibra de aramida, semelhantes aos à base de Kevlar, apresentam bom desempenho até 400°C e podem suportar cargas de flexão em torno de 600 MPa. Eles são conhecidos por serem resistentes e com boa resistência a impactos. São empregados em equipamentos de proteção e em alguns componentes de veículos. Os compósitos de Kevlar são a melhor opção para armaduras corporais devido à sua capacidade de absorver energia. Sua resistência à flexão é suficiente para a maioria das aplicações de carga moderada. A estrutura inerente da fibra os torna flexíveis sem serem suscetíveis a se quebrar facilmente. Essa consistência sob estresse faz com que sejam a primeira opção em aplicações críticas de segurança. Eles também respondem ao calor e, portanto, são adaptáveis.

Compostos de fibra híbrida

Os compósitos de fibra híbrida têm alcance variável, com resistência à flexão de até 600°C e aproximadamente 1000 MPa. Os materiais híbridos combinam as propriedades de várias fibras para ajustar o desempenho. Normalmente, há uma mistura de fibras de carbono e fibras de vidro. A intenção é obter a melhor qualidade de cada material. Os projetistas podem personalizar a mistura dependendo da rigidez ou flexibilidade especificadas. Por exemplo, os compostos híbridos são encontrados em equipamentos esportivos e gabinetes eletrônicos. Sua versatilidade no design é atraente para os engenheiros que precisam pesar o custo em relação à resistência e ao peso. Esses compostos podem se tornar parte integrante de soluções criativas em setores em que a fibra de carbono ou de vidro pura não seria suficiente.

Compostos de fibra natural

Os compostos de fibra natural têm um desempenho ideal em temperaturas mais baixas, até cerca de 50 °C, e possuem resistência à flexão de cerca de 150 MPa. Esses compostos incluem a utilização de fibras como juta, cânhamo ou linho com uma resina biodegradável. Eles oferecem uma solução ecológica para aplicações nos mercados de interiores automotivos, embalagens e painéis de construção. Embora estejam abaixo do alto nível de desempenho dos produtos sintéticos, sua capacidade de renovação e preço acessível os tornam um grande ímã para os designers. O crescente interesse em materiais sustentáveis faz com que esses compostos tenham um desenvolvimento empolgante. Em aplicações menos exigentes, nas quais altas temperaturas ou cargas pesadas não são um problema, os compostos de fibra natural oferecem desempenho suficiente com um benefício ambiental adicional.

Conclusão

Há várias opções de materiaiscompostos para atender a uma variedade de aplicações de engenharia. Há vantagens e desvantagens em cada categoria.

O polímero reforçado com fibra de carbono é forte e resistente ao calor. O polímero reforçado com fibra de vidro é econômico e estável para uso geral. Os compostos de fibra de aramida são resistentes a impactos e a cargas de flexão moderadas. Os compostos de fibra híbrida permitem que os engenheiros os personalizem de acordo com um requisito específico. Os compostos de fibra natural oferecem uma solução ambientalmente consciente com desempenho reduzido.

Perguntas frequentes

F: O que mede a resistência à flexão?

P: É uma medida de resistência do material contra forças de flexão.

F: Os compostos de fibra híbrida podem ser projetados?

P: Sim, suas propriedades podem ser alteradas pela mistura de fibras de diferentes naturezas.

F: Os compostos de fibra natural são adequados para altas temperaturas?

P: Não, eles são adequados para baixas temperaturas.