D4 Microscopia Fratorial

Tópico

Este modelo analisa a superfície de fratura deixada por uma falha de laminado, após ela já ter ocorrido, para identificar o mecanismo dominante que a causou. Como essa análise é realizada após a falha, e não durante ela, é chamada de análise post-mortem, realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura na própria superfície de fratura.

Essa microscopia eletrônica de varredura da superfície de fratura identifica qual dos seguintes mecanismos dominou a falha do laminado: arrancamento, no qual a fibra é puxada da matriz, deixando um espaço vazio; descolamento, no qual a fibra se separa completamente da matriz sem se romper; quebra da fibra, na qual a própria fibra se rompe, deixando uma superfície de fratura plana; ou deflexão da trinca, na qual a trinca se desvia ao redor das fibras em vez de passar por elas em linha reta. Cada um desses mecanismos deixa uma marca distinta na superfície de fratura, permitindo que essa microscopia distinga qual deles dominou a falha simplesmente observando essa superfície. Quando o mecanismo dominante identificado é o arrancamento, este modelo também mede o comprimento médio de arrancamento na superfície de fratura: o comprimento da fibra que permanece exposta, arrancada da matriz, antes de se romper em vez de continuar a deslizar para fora. O fato de esse comprimento médio de arrancamento medido coincidir com o comprimento crítico teórico da fibra — o comprimento abaixo do qual uma fibra se arranca em vez de se romper, já estabelecido em outro modelo deste conjunto, aquele que descreve a interface fibra-matriz — é o que verifica experimentalmente esse comprimento crítico teórico; o fato de os dois comprimentos diferirem consideravelmente significa que o outro modelo deve ser revisado.

A contagem estereológica, por outro lado, determina qual fração da área total da superfície de fratura corresponde a cada um desses mecanismos: sobrepondo uma grade à superfície de fratura e contando, em cada ponto dessa grade, a qual mecanismo ele corresponde, obtém-se a proporção da área fraturada correspondente ao arrancamento, descolamento, ruptura da fibra e deflexão da trinca. Como cada ponto nessa grade é contado de acordo com o mecanismo correspondente, a soma dessas contagens fornece diretamente a fração da área fraturada para cada modo. Este modelo reutiliza, para essa contagem, o mesmo método de contagem estereológica já empregado, para o mesmo propósito, pelo modelo equivalente para metais.

Portanto, este modelo, com a análise fractográfica com a qual foi desenvolvido, faz com que seus resultados sirvam como uma verificação cruzada para outros dois modelos deste conjunto: o comprimento médio de arrancamento que ele mede, comparado com o comprimento crítico teórico, verifica o modelo que descreve a interface entre fibra e matriz, e a fração da área fraturada por cada mecanismo, que determina a contagem estereológica, verifica o modelo que descreve os mecanismos de tenacificação do laminado.

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