E2 Arquitetura de Reforço

Tópico

O reforço neste compósito pode ser disposto geometricamente de diferentes maneiras, e é esse tipo de arquitetura de reforço — contínua, curta ou laminada — que determina, neste modelo, o fator de eficiência de orientação, conforme descrito pelo fator de Krenchel. O fato de as fibras de reforço serem dispostas continuamente e alinhadas, em vez de em seções curtas e dispersas ou empilhadas em camadas com diferentes orientações, significa que esse tipo de arquitetura determina, desde o início, a eficiência com que o reforço transmite sua rigidez em uma determinada direção de carga.

Este fator de eficiência de orientação quantifica precisamente qual fração da rigidez que cada fibra individual contribuiria, se perfeitamente alinhada com a direção da carga, é realmente utilizada, dependendo de como essa fibra está orientada dentro da arquitetura de reforço. Quando as fibras estão exatamente alinhadas com a direção da carga, esse fator de eficiência de orientação atinge seu valor máximo; quando as fibras estão orientadas aleatoriamente ou anguladas em relação a essa direção da carga, esse fator de eficiência de orientação é menor.

Esse mesmo fator de eficiência de orientação, por sua vez, determina a fração efetiva de fibras na direção da carga: a fração de fibras que realmente contribui para o reforço do compósito nessa direção, após considerar a ineficiência introduzida pela arquitetura do reforço. Um fator de eficiência de orientação mais alto aproxima essa fração efetiva de fibras da fração nominal de fibras do compósito; um fator de eficiência de orientação mais baixo torna essa fração efetiva de fibras muito menor que a fração nominal.

Essa fração efetiva de fibras na direção da carga determina, em última análise, o módulo do laminado quase-isotrópico — um laminado composto por camadas com orientações suficientemente diferentes para que suas propriedades no plano se aproximem das de um material isotrópico, mesmo que cada camada individual permaneça anisotrópica. Uma fração efetiva de fibras mais alta resulta em um módulo mais alto para esse laminado quase-isotrópico; uma fração efetiva de fibras mais baixa resulta em um módulo mais baixo.

Essa fração efetiva de fibras na direção da carga determina, em última análise, o módulo do laminado quase-isotrópico. Portanto, este modelo, com sua arquitetura de reforço inicial, modula a transferência de propriedades utilizada por outro modelo deste conjunto, aquele que descreve as propriedades elásticas efetivas do compósito. O fato de as propriedades intrínsecas da matriz e do reforço, já estabelecidas em um modelo diferente dentro deste conjunto, não serem diretamente transferidas para essas propriedades elásticas efetivas significa que elas devem primeiro ser filtradas pelo fator de eficiência de orientação e pela fração efetiva de fibras que este modelo determina com base na arquitetura de reforço.

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