Enunciado

Deseja-se produzir um compósito em epóxi reforçado com fibras contínuas e alinhadas contendo um máximo de 50%v de fibras. Além disso, é necessário um módulo de elasticidade longitudinal mínimo de 50 GPa (7,3 × 106 psi), assim como um limite de resistência à tração mínima de 1300 MPa (189.000 psi). Dentre as seguintes fibras- vidro E, carbono (PAN com módulo padrão) e aramida, quais são possíveis candidatos e por quê? O epóxi tem um módulo de elasticidade de 3,1 GPa (4,5 × 105 psi) e um limite de resistência à tração de 75 MPa (11.000 psi). Adicionalmente, considere os seguintes níveis de tensão sobre a matriz epóxi na falha da fibra: Vidro-E - 70 MPa (10.000 psi); carbono (PAN com módulo padrão) - 30 MPa (4350 psi); e aramida - 50 MPa (7250 psi). Outros dados para as fibras estão contidos nas Tabelas B.2 e B.4 no Apêndice B. Para fibras aramidas e de carbono, use as resistências médias calculadas a partir dos valores mínimos e máximos fornecidos na Tabela B.4.

Supondo que a polarização de ativação controla as reações de oxidação e redução, determine a taxa de corrosão do metal M (em mol / cm2-s). (b) Calcule o potencial de corrosão para esta reação.

Passo 1

E aí galerinha, tudo bemm??!

Temos que trazer as informações das tabelas para resolvermos essa questão, partiu?

Módulo da fibra de vidro, Ev = 72.5 GPa, σ f = 3450 MPa. Vm = 0.5 and Vv = 0.5, Ee = 3.1 GPa, e σE ∗ = 75 MPa

E   =   E E × ( 1   -   V f   )   +   E f × V f

E   =   3,1 G P a × ( 1   -   0,5   )   +   72,5 × 0,5

E = 37,8   G P a

Galera esse valor que obtemos é menor que o 50GPa mencionado no exercício, no entanto não poderemos usar a fibra de vidro

Passo 2

Para a fibra de carbono (módulo padrão PAN), temos:

Ef = 230 GPa e σ f ∗ = 4000 MPa

E   =   3,1 G P a ×   0,5   +   230 × 0,5

E   = 116,6   G P a  

Galera esse valor é superior ao estipulado sendo uma alternativa para o seu uso.

Passo 3

Agora temos que verificar se a tem a tensão mínima requerida pelo exercício.

σ c   =     σ c   ( 1   -   V v )   +   σ   v   *   V v

σ c   =     30   M P a   ( 1   -   0,5 )   +   4000   M P a   *   0,5

σ c   = 2015   M P a  

Também é maior que o mínimo (1300 MPa). Assim, o carbono (módulo padrão PAN) é um ótimo material candidato para uso ☺

Passo 4

Agora vamos calcular para aramida, partiu?

Ef = 131 GPa e σ f ∗ = 3850 MPa

E   =   3,1 G P a ×   0,5   +   131 × 0,5

E   = 67,1   G P a

Valor menor que o mínimo de 50 MPa, então esse requisito foi preenchido, agora temos que verificar a tensão....

σ A   =   50   M P a ×   0,5   + 3850 × 0,5

σ A   = 1950   M P a

Esse valor também é maior que o valor mínimo de força

Resposta

Avaliando os valores obtidos e o mínimo estipulado pelo exercício, conclui-se que as fibras de carbono e de aramida atendem os requisitos.

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