Por que a precisão é importante nos testes de compósitos: Insights de um estudo global Round-Robin
Escrito por: Nick Erickson
Quando se trata de testar materiais avançados, como compósitos de fibra de carbono, a precisão não é apenas um diferencial — é uma questão de segurança. Esses materiais são essenciais nas indústrias aeroespacial, automotiva e de energia atuais. Confiamos neles com nossas vidas, por isso, entender sua verdadeira resistência é fundamental. Mas aqui está o desafio: mesmo quando os laboratórios seguem padrões internacionais como ASTM e ISO, os resultados podem variar. Por quê?
Um estudo round-robin recente para testes de tração longitudinal de compósitos unidirecionais se propôs a responder a essa pergunta. Sete laboratórios de todo o mundo — incluindo a Instron — participaram deste ambicioso estudo, testando seis estilos de corpos de prova diferentes de compósitos unidirecionais de fibra de carbono. O objetivo? Encontrar a maneira mais confiável de medir a resistência absoluta desses materiais.
O problema: por que os resultados variam?
Os compósitos unidirecionais de fibra de carbono são incrivelmente fortes, mas medir essa resistência com precisão nem sempre é fácil. Mesmo quando os laboratórios seguem os padrões ASTM e ISO, os resultados geralmente diferem. A variação é causada pelo material, pelo formato do corpo de prova, pelo equipamento ou por outra coisa? Essas inconsistências levantam questões críticas para os engenheiros que projetam aviões, carros e turbinas eólicas. O estudo round-robin se propôs a descobrir o porquê — e como obter resultados mais confiáveis.
Obtenha alinhamento: a chave para ensaios confiáveis
O desalinhamento é uma das maiores fontes de variabilidade nos testes de compósitos. Este white paper detalha os componentes críticos — sistema, acessórios e ferramentas de alinhamento — que você precisa para acertar sempre.
O experimento: o que foi testado
O estudo comparou seis projetos de corpos de prova — três retangulares (com abas retangulares afiladas e em forma de flecha), sanduíche (laminado UD sanduíche entre duas camadas externas de fibra de vidro) e borboleta (fino e espesso). Todas as amostras foram fabricadas e cortadas pelo mesmo laboratório antes de serem randomizadas e enviadas aos participantes.
O objetivo era determinar se o formato do corpo de prova ou as diferentes condições de laboratório influenciavam a resistência e a consistência dos resultados. Surpreendentemente, nenhum dos dois foi um fator importante. As variações de laboratório para laboratório foram maiores do que as variações de projeto para projeto, mas, no geral, foram relativamente pequenas. A verdadeira chave não era a geometria ou o laboratório — era a preparação meticulosa da amostra.
Os pesquisadores descobriram que o método de corte era importante. O corte com jato de água introduziu bordas ásperas, reduzindo significativamente a resistência. Em contraste, uma serra de disco diamantada produziu bordas lisas e limpas, minimizando defeitos e fornecendo resultados consistentes.
Desafio adicional: validando a quebra
Os corpos de prova compósitos geralmente não falham de forma limpa — eles se estilhaçam explosivamente. Isso torna difícil dizer se uma falha ocorreu na seção de medição correta ou perto das garras, onde as concentrações de tensão podem distorcer os resultados. Então, como você valida um teste?
A solução: câmeras de alta velocidade e medição sem contato
Ao filmar os testes a milhares de quadros por segundo, os pesquisadores puderam identificar o momento e o local exatos da falha. Deve-se notar que uma câmera de alta velocidade é uma excelente ferramenta de pesquisa, mas não é uma solução prática para testes de rotina.
Medição de deformação: óptica vs. extensômetros
Tradicionalmente, muitos pesquisadores consideram os extensômetros ou extensômetros de contato a maneira mais confiável de medir a deformação em testes de compósitos. No entanto, este estudo descobriu que os extensômetros ópticos e a Correlação de Imagem Digital (DIC) de campo completo tiveram um desempenho tão bom quanto os extensômetros, com desvios padrão semelhantes nas medições do módulo.
Algo que se destacou foram as limitações dos extensômetros quando se tratava de medir a deformação na falha. Os testes com extensômetros tiveram um número maior de falhas, muitas vezes devido à divisão na superfície do corpo de prova, interrompendo o contato do extensômetro. A conclusão? Os métodos ópticos não são apenas tão precisos quanto os extensômetros — eles geralmente são mais práticos e menos propensos a falhas também. Eles evitam problemas com divisões de superfície e reduzem o risco de dados de deformação incompletos, tornando-os uma escolha robusta para testes de compósitos.
Principais recomendações do estudo
- Aperfeiçoe o corte. Use ferramentas de corte de precisão, como serras de disco diamantadas, para evitar defeitos nas bordas.
- Use medição sem contato. Os extensômetros ópticos fornecem medição de deformação precisa sem o risco de interrupção da superfície.
- Valide seus dados. Descarte os testes que mostram quedas de tensão precoces (> 3%) antes da quebra final, pois a amostra provavelmente está danificada.
Por que isso é importante
Esta pesquisa ressalta uma verdade vital: o teste preciso de compósitos não se trata tanto do formato do corpo de prova ou do laboratório — trata-se mais de preparação e precisão. Ao adotar essas práticas recomendadas, os engenheiros podem projetar aviões, carros e turbinas eólicas mais seguros, garantindo que esses materiais tenham o desempenho esperado em condições do mundo real.
Pronto para melhorar seus testes de compósitos?
O estudo destaca o valor dos extensômetros ópticos sem contato para testes de compósitos. O Extensômetro de Vídeo Avançado AVE3 da Instron oferece esses recursos recomendados com medição de deformação sem contato de alta precisão. Explore nossas soluções e saiba mais em nosso centro de conhecimento de compósitos.
Leia o relatório completo:
Programa round-robin para testes de tração longitudinal de compósitos unidirecionais: resultados, conclusões e recomendações
Referência da imagem
Fazlali, Babak, et al. “Round-Robin Programme for Longitudinal Tensile Testing of Unidirectional Composites: Results, Conclusions, and Recommendations.” Polymer Testing, vol. 152, Nov. 2025, p. 108974, www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142941825002880?via%3Dihub, https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2025.108974. Acessado em 15 de janeiro de 2026.
