Método analítico para cálculo da velocidade de onda ultrassônica longitudinal em materiais compósitos

Abstract

Primeiramente a Deus, pois independentemente do esforço foi ele que me deu recursos, sabedoria e colocou pessoas tão capazes em minha vida que possibilitaram realizar este objetivo.À minha esposa Silvia, pois sempre esteve ao meu lado me apoiando em todos os aspectos. Aos meus pais (Luiz Roberto e Isabel), irmã (Debora), vó (Aparecida), que apesar da distância sempre estiveram torcendo por mim e me ajudando. Ao meu Orientador Professor Dr. Auteliano Antunes dos Santos Junior pela oportunidade no desenvolvimento deste trabalho, toda orientação, ensinamento, paciência e incentivo ao longo do mestrado. Aos amigos de laboratório, Vanessa Vieira, Shirley Garcia, Matheus e Eduardo pelo auxílio no desenvolvimento deste trabalho, companheirismo e conhecimentos compartilhados. "O que a mim me concerne o Senhor levará a bom termo" Salmo 137 (Hebraico 138):8a ResumoEste trabalho propõe um modelo para a correção da velocidade de propagação de ondas ultrassônicas longitudinais em materiais compósitos unidirecionais feitos de carbono/epóxi (HexTow® AS4/HexPly® 8552), amplamente utilizado na indústria aeronáutica. Tal correção permitirá que as equações de acustoelasticidade sejam empregadas para a medição de tensões mecânicas nesse tipo de compósito por ultrassom. O trabalho é subdividido em três partes: a primeira relativa ao procedimento experimental para obtenção das velocidades das ondas longitudinais para vários ângulos de orientações de fibras, partindo de 0° com incrementos de 15° até 180°, sendo as medições realizadas em uma amostra poligonal de 24 lados. Na segunda parte, os resultados obtidos na primeira parte foram utilizados para validar o modelo teórico proposto, que empregou as constantes elásticas de segunda e terceira ordem, constantes acustoelásticas, deformações e tensões higrotermomecânicas. Na terceira parte é descrito o procedimento para o desacoplamento entre as constantes acustoelastica longitudinal e transversal a propagação da onda. Os resultados indicam que as tensões térmicas geradas pelo processo de cura, apesar de não serem elevadas, possuem um efeito considerável na velocidade da onda ultrassônica e devem ser utilizadas no ajuste das estratégias de medição. As tensões térmicas transversais à orientação das fibras são as tensões que governam este processo.Além disso, pela equação proposta, os resultados sugerem que é possível estimar a constante acustoelástica através do efeito higrotérmico.