Em um compósito de nylon 6,6 reforçado com fibras de carbono contínuas e alinhadas, as fibras devem suportar
de uma carga aplicada na direção longitudinal. Qual será o limite de resistência à tração desse compósito? Considere que a tensão na matriz no momento da falha da fibra seja de 50 MPa .
Tipo de fibra | Módulo de Elasticidade (GPa) | Limite de Resistência à <br> tração (MPa) |
---|---|---|
Carbono | 260 | 4000 |
Nylon | 2,8 | 76 |
Passo 1
Vamos lá! Temos um exercício que trata de materiais compósitos, especificamente um compósito de nylon 6,6 reforçado com fibras de carbono contínuas e alinhadas. O objetivo é encontrar o limite de resistência à tração desse compósito. Para resolver isso, vamos precisar entender como a carga é distribuída entre as fibras de carbono e a matriz de nylon e aplicar conceitos de mecânica dos materiais, como tensões e limites de resistência.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como a carga total aplicada no compósito é dividida entre as fibras de carbono e a matriz de nylon. O enunciado diz que as fibras suportam 97% da carga na direção longitudinal. Isso significa que a matriz de nylon suporta os restantes 3% da carga.
Passo 3
Sabemos que a tensão na matriz de nylon no momento da falha é de 50 MPa. Como essa tensão corresponde a 3% da carga total, podemos usar essa informação para encontrar a tensão total no compósito.
A relação entre a tensão na matriz (σ_matriz) e a tensão total no compósito (σ_total) é dada por:
Queremos encontrar σ_total, então rearranjamos a equação:
Passo 4
Substituindo o valor da tensão na matriz:
Passo 5
Portanto, o limite de resistência à tração do compósito é de aproximadamente 1666,67 MPa. Isso significa que o compósito pode suportar uma tensão de até 1666,67 MPa antes de ocorrer a falha na matriz de nylon.
Resposta
O limite de resistência à tração do compósito é de 1666,67 MPa.