SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

Dentre as inúmeras possibilidades de se determinar o aparecimento de franjas num cor­ po de prova fotomecânico, foi escolhido o ensaio de uma viga em flexão a três pontos. Neste ensaio, é possível visualizarem-se não só pontos de concentração de tensão (os pontos de apoio ou de aplicação de carga), como também o desenvolvimento de franjas numa região ampla, menos solicitada.

Uma pequena viga de material fotoviscoplástico é apoiada em um dispositivo de apoio rígido, sob a ação de uma lâmina com certa flexibilidade, como mostra a Figura 7.4. Ao se movimentar a lâmina, como num ensaio de compressão, obtém-se a flexão da viga (na prática do ensaio, devido à montagem específica e ao funcionamento do equipamento, movimenta-se o apoio em direção à lâmina). Realiza-se esta compressão até um certo nível de deslocamento (e, então, de deformação), quando se pára a movimentação e deixa-se o material relaxar, isto

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Legenda:

(D, ®: primeira, segunda e terceira punção, com deslocamento da ponta

da haste respectivamente até 0,4 mm, 1,0 mm e 3,0 mm ®: retirada da carga e afastamento da ponta de punção

a, b, c: primeira, segunda e terceira relaxação, respectivamente 3 minutos, 5 minutos e 10 minutos

d: retração da deformação após a ruptura, 10 minutos (somente possível quando a ruptura se dá fora dos apoios do extensômetro)

Fig. 7.4 - Flexão a três pontos como ensaio ótico

foi realizado para três níveis de deformação, pequena, média, e grande, relativas a um deslo­ camento respectivamente de 0,4 mm, 1,0 mm e 3,0 mm, sendo registrados o deslocamento do apoio e a carga aplicada. Como se trata de uma variação das franjas com o tempo, ensaio deve ser filmado para possibilitar a identificação da variação do desenvolvimento das franjas no interior do corpo de prova na tração e em relaxação.

Como deseja-se fazer medidas do retorno das franjas após descarregamento, não é de interesse romper o corpo de prova. Para isso, utilizou-se uma lâmina flexível, que se flete quando a tensão ultrapassa um certo limite, evitando assim a quebra do corpo de prova. Se tanto o apoio quanto a ponta de aplicação de carga fossem rígidos, poder-se-ia romper o corpo de prova ao se atingir um estado de tensão crítico.

Num ensaio ótico comum identificam-se franjas isoclínicas e isocromáticas. No presente caso, devido às características dinâmicas do ensaio, somente franjas ou isocromáticas ou

C

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P

E

M

F

Na realização propriamente dita dos ensaios de caracterização, existem três componen­ tes importantes em interação: o material a ser ensaiado, o equipamento para a realização dos ensaios, e a metodologia de ensaio para a obtenção da formulação desejada. O comportamen­ to do material influencia na escolha/projeto dos equipamentos, e ambos determinam a metodo­ logia específica dos ensaios, a fim de se obterem as variações das quantidades macroscópi­ cas a serem relacionadas, a saber: tensão, deformação, tempo, taxa temporal de deformação e temperatura.

8.1 Material

Na simulação experimental do comportamento de um material, as técnicas Fotornecâni- cas utilizam um corpo de prova de material fotoelástico/fotoplástico como modelo, para substi­ tuir o corpo de prova de material real, o protótipo. Dentre os vários materiais fotoviscoplásticos, destacam-se as misturas de resinas de poliéster rígidas e flexíveis pelo seu baixo custo, facili­ dade de obtenção e variedade das propriedades resultantes.

Os materiais estudados neste trabalho são misturas de partes proporcionais em peso da resina flexível Resapol 10.069 com a resina rígida Resapol 10.119, fabricadas pela Resana. As proporções resina rígida/resina flexível utilizadas foram 50/50 (descartada após ensaios inici­ ais, por problemas na usinagem), 60/40, 70/30, 80/20. Estas proporções foram arbitradas para descrever os extremos de comportamento mais rígido (80/20), mais flexível (60/40), e ainda um caso intermediário (70/30). As misturas são tratadas com 1 ml de monômero de estireno e 0,5 ml de peróxido de metil-etil-cetona para cada 100 g de resina líquida.

O procedimento para a obtenção do material (Morris and Riley, 1972; Siqueira e Gomi­ de, 1994) será descrito agora. Na fundição do material, calculam-se os volumes proporcionais de cada resina, por exemplo 60% de resina rígida e 40% de resina flexível, de acordo com o volume do(s) molde(s). Este volume é transformado em peso. Pesam-se as resinas líquidas e misturam-se, até completa homogeneização. Para o peso total da mistura, calculam-se os vo­ lumes de monômero de estireno e peróxido de metil-etil-cetona, que são medidos e misturados separadamente, uma após o outro. O material é homogeneizada novamente por cerca de trinta minutos, para uma distribuição completa do monômero de estireno e do peróxido de metil-etil- cetona por todo o volume da mistura. A seguir, a mistura é vazada em moldes. Os moldes, re­ tangulares e cilíndricos, são recobertos internamente com uma mistura de borracha de silicone com 10% em peso de endurecedor (específico desta borracha), para possibilitar o desmolde. Os moldes com material vasado são deixados à temperatura ambiente por 8 horas, quando então o material parcialmente curado é retirado dos moldes. Levam-se estas peças já sólidas para um segundo período de cura, a 80°C por 24 horas. O material já curado é armazenado à temperatura ambiente. As peças curadas, na forma de cilindros e placas, são finalmente usina­ das até chegar-se ao formato e dimensões finais desejados.

Estes tipos de misturas possibilitam a fabricação de materiais com características de flexibilidade variáveis segundo a proporção resina rígida/resina flexível utilizada. Assim, à tem­ peratura ambiente, o comportamento de um corpo de prova 100/0 (% de resina rígida/% de resina flexível) é tipicamente bastante frágil (material quebradiço), apresentando-se como um material com características tendentes às do vidro. Na outra extremidade tem-se a mistura 0/100, uma resina com características tendentes às da borracha artificial. Entre os dois extre­ mos, tem-se uma imensa variedade de possíveis misturas, segundo outras proporções de resi­ na rígida/resina flexível, resultando materiais que vão apresentar um comportamento de frágil a dútil. Este comportamento é ainda afetado pela temperatura de ensaio: ao se aumentar a tem­ peratura, modifica-se quantitativamente o comportamento e acentuam-se as características dú-

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teis. Esta variedade de comportamento permite pesquisar-se uma composição de proporções, numa dada temperatura, cujas características simulem as propriedades do material de um protótipo a ser usado num experimento fotoviscoplástico.

Não só a proporção de resinas afeta o comportamento, mas também a taxa temporal de deformação aplicada, para uma mesma temperatura. Cada mistura apresenta características de viscosidade variáveis, dependentes da taxa temporal de deformação aplicada e da tempe­ ratura de ensaio.

Desse modo, as misturas de resinas permitem obter respostas diversas segundo a vari­ ação dos fatores: composição da mistura, temperatura de ensaio e taxa temporal de deforma­ ção aplicada. Este material é clássico na Fotomecânica, e tem extensa utilização em simula­ ções da Mecânica dos Sólidos e da Conformação Mecânica. Os fundamentos da arte da ob­ tenção destes materiais, sua utilização e suas aplicações principais estão nas bibliografias examinadas no Capítulo 2. Neste trabalho, utilizou-se exclusivamente resina de poliéster.