Projeto de laminado de fibra de carbono: orientação, rigidez e empilhamento
Como 0°, 90° e ±45° alteram a rigidez de um laminado de carbono e o que o desenho precisa trazer antes do orçamento.
Esta nota é o briefing de laminado que a MASTERMATE usa ao receber um desenho de placa. É orientação de projeto, não uma rigidez medida de uma placa específica.
Para chapa de estoque, comece pelo guia de chapas. Este texto explica a orientação e os dados antes de um orçamento estrutural. Geometria e furos: guia de projeto.
1. Fita unidirecional e tecido não fazem o mesmo trabalho
O UD coloca quase todas as fibras numa direção: rígido no eixo e fraco na transversal. O tecido já tem duas direções numa camada, mas a ondulação nos cruzamentos reduz a rigidez em relação a uma fita UD reta da mesma fibra [1][2].
| Forma | Serve para | Atenção |
|---|---|---|
| Fita UD | Uma direção principal de carga conhecida | Muito fraca perpendicular à fibra se outras camadas não cobrirem esse eixo |
| Tecido | Duas direções por camada, ou um ligamento visível | Ondulação; raio mínimo de curvatura maior que a fibra reta |
| Empilhamento quase isotrópico | Cargas em mais de uma direção do plano | Mais pesado que um UD feito para uma única carga |
2. Usar 0°, 90° e ±45° de propósito
A teoria clássica trata cada camada como rígida na fibra e flexível na perpendicular e soma as camadas na espessura [1]. Na oficina:
- Camadas a 0° levam tração e compressão ao longo do eixo definido no desenho.
- Camadas a 90° levam a carga no plano, perpendicular a esse eixo.
- Pares ±45° levam cisalhamento. Só +45° sem −45° gera acoplamento de torção.
- Equilibrado: camadas +θ e −θ em par. Simétrico: espelho em relação ao plano médio, o que leva o acoplamento flexão-extensão para perto de zero [1].
- Um ponto de partida comum, [0/±45/90]s, costuma ser chamado quase isotrópico no plano. A flexão ainda depende das camadas externas.
3. Separar a ficha técnica do ensaio do laminado
A ficha da fibra ou do prepreg vale para esse produto e seu método. A placa pronta também depende de ângulos, volume de fibra, vazios, cura e direção do ensaio. ASTM D3039 é tração; ASTM D7264 é flexão. Não são intercambiáveis nem uma resistência para qualquer espessura [3][4]. O CMH-17 explica como admissíveis nascem de ensaios [2].
A MASTERMATE pode laminar e cortar placa de carbono. Este artigo não publica módulo de fábrica, resistência nem teor de fibra. Se o programa precisar de um admissível, combine antes da produção o método, a direção do corpo de prova e o empilhamento.
4. O que o desenho ou o pedido deve trazer
- Eixo de referência: qual borda é 0°.
- Empilhamento e forma (UD ou tecido), ou as direções de rigidez se a fábrica puder propor o empilhamento.
- Espessura final e a tolerância que realmente importa.
- Fibra e resina se estiverem definidas; senão, «escolha da fábrica, sujeita a aprovação».
- Caso de carga numa frase: tração, flexão, cisalhamento ou combinação, e o ambiente se não for seco à temperatura ambiente.
- Se a peça precisa permanecer plana após a cura. Isso é simetria e processo, não uma foto do tecido.
Envie o pacote por peças de carbono sob medida. Formatos de estoque estão na placa de carbono; um empilhamento estrutural pode ser diferente. Antes de fixar furos, leia as regras de CNC.
Uma superfície sarja 3K significa quase isotrópico?
Não. A sarja descreve o tecido visível. Quase isotrópico descreve os ângulos na espessura. Peça o empilhamento ou as direções de rigidez [1].
Um laminado simétrico sempre cura plano?
A simetria remove uma causa principal de acoplamento extensão-flexão [1]. Ferramental, pressão, fluxo de resina e resfriamento desigual ainda podem empenar a placa. A planicidade é um requisito medido à parte.
Posso usar o módulo de tração da fibra como módulo de flexão da placa?
Não. A flexão depende das camadas mais distantes do plano médio, e a ASTM D7264 não é o ensaio de tração da ficha da fibra [1][4].
Sources & Further Reading
How This Guide Was Prepared
Os efeitos de orientação seguem a teoria clássica de laminados resumida na NASA RP-1351 e no CMH-17. Nenhum módulo, resistência ou espessura deste artigo é resultado de ensaio da MASTERMATE. A ficha da fibra ou do prepreg descreve esse produto, não automaticamente um laminado multidirecional pronto.
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