Prova do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) - Tecnologista Pleno I - Projeto e Análise Estrutural - FGV (2024) - Questões Comentadas

Os materiais para uso aeroespacial desempenham um papel crítico na indústria de aviação e exploração espacial, exigindo propriedades excepcionais de resistência, rigidez e leveza. Os compósitos fibrosos são uma escolha comum devido à sua excelente relação resistênciapeso. No entanto, a disposição das fibras contínuas dentro desses compósitos é crucial para determinar suas propriedades mecânicas e comportamento estrutural.  

Com relação à disposição típica das fibras contínuas nos compósitos fibrosos utilizados em aplicações aeroespaciais, analise os itens a seguir. 

I.  As fibras podem ser cuidadosamente dispostas em uma única direção, proporcionando uma alta resistência e rigidez na direção da carga principal.
II. As fibras podem ser distribuídas em várias direções, mas ainda mantendo uma orientação preferencial em relação à direção de aplicação da carga, oferecendo uma combinação de resistência e rigidez em múltiplas direções.
III. As fibras podem ser distribuídas de forma aleatória, resultando em propriedades mecânicas isotrópicas. Isso pode ser vantajoso para aplicações onde a carga é aplicada de forma imprevisível em várias direções. 

Está correto o que se afirma em 

A fibra de carbono é um material de alto desempenho, sendo o reforço mais comumente utilizado em compósitos avançados com matriz polimérica.

Com relação às fibras de carbono, analise as afirmativas a seguir.  

I. Possuem um alto módulo específico e uma alta resistência específica.
II. Mantêm suas propriedades mecânicas mesmo em altas temperaturas, embora sejam suscetíveis à oxidação nessas condições.
III. São sensíveis à umidade e a uma variedade de solventes, ácidos e bases. 

Está correto o que se afirma em 

Para a fabricação de plásticos reforçados com fibras contínuas que atendem às especificações de projeto, as fibras devem estar distribuídas uniformemente no interior da matriz plástica.  

Nesse contexto, relacione os processos de fabricação de compósitos às suas respectivas descrições. 

1. Pultrusão.
2. Produção de Prepreg.
3. Enrolamento Filamentar. 
(   ) Processo no qual fibras contínuas são impregnadas com resina e, em seguida, enroladas continuamente ao redor de um mandril. Posteriormente, o material é curado sob calor e pressão.
(   ) Método de fabricação envolve a impregnação das fibras com resina, empilhamento em camadas alternadas. A cura final ocorre sob calor e pressão. Deve ser armazenado a baixas temperaturas para evitar a cura prematura.
(   ) Processo contínuo no qual fibras de reforço são impregnadas com resina e, em seguida, passam por uma matriz de conformação para formar uma peça final com seção transversal constante. 

Assinale a opção que indica a relação correta na ordem apresentada. 

Em um compósito de poliéster reforçado com fibras de carbono contínuas e alinhadas, as fibras devem suportar 90% de uma carga aplicada na direção longitudinal, sabendo que a tensão na matriz no momento da falha da fibra é de 50MPa. 

Considere que o módulo de elasticidade da fibra de carbono é de 264GPa e com uma resistência à tração de 4000MPa, enquanto o poliéster possui um módulo de elasticidade de 4,0GPa e com uma resistência à tração de 50MPa. 

Nessas condições, a fração volumétrica de fibras necessária e o limite de resistência à tração desse compósito serão, respectivamente,  

Ao se analisar o carregamento continuamente distribuído ao longo de todo o comprimento de uma viga, engastada na sua extremidade esquerda (x = 0), conclui-se que esse carregamento distribuído pode ser descrito pela função w(x), que é dada por  




em que q é um valor constante. 

Considerando que a outra extremidade da viga (x = 2L) está livre, o módulo da força vertical de reação no engaste é