Os dispositivos tradicionais de carregamento in situ em tomografia computadorizada industrial (CT) apresentam problemas como controle de temperatura instável, resposta de controle com atraso e artefatos de gradiente térmico em condições de alta/baixa temperatura, levando à distorção na observação do comportamento termo-mecânico de materiais compósitos. Baseado na plataforma de ensaio de tração in situ existente, foi projetado um dispositivo de carregamento in situ com controle térmico bidirecional adequado para sistemas CT industriais. Este dispositivo, por meio da otimização da estrutura do grampo, design de módulos de controle térmico bidirecionais simetricamente dispostos e construção de um sistema de controle de tração in situ altamente adaptável, realiza a caracterização não destrutiva do processo de evolução dinâmica da microestrutura das amostras compósitas em um ambiente de temperatura controlada de -20 a 150 ℃ utilizando o sistema CT industrial. Utilizando este dispositivo, foram realizados experimentos de tração in situ em amostras planas de compósitos reforçados com fibra de carbono (Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP) sob diferentes condições de temperatura, combinados com a tecnologia de reconstrução 3D do CT industrial para capturar a evolução do dano micromecânico interno do CFRP. Os resultados experimentais mostram que, sob condições de temperatura de -20 a 150 ℃, com o aumento do deslocamento de tração, a varredura por CT industrial pode registrar claramente em tempo real todo o processo, desde o dano microscópico até a falha macroscópica da amostra. Em condições de alta temperatura, a matriz CFRP amolece, ocorre descolamento da interface e incompatibilidade térmica de expansão, levando à diminuição do desempenho mecânico; em baixas temperaturas, ocorre fragilização da resina, surgimento de microtrincas e concentração de tensões na interface, o que resulta na degradação do desempenho. O dispositivo possui bom controle de temperatura e estabilidade de carregamento na faixa de -20 a 150 ℃. O sucesso no desenvolvimento deste dispositivo fornece uma importante ferramenta técnica para revelar profundamente os mecanismos de dano interno e as regras de evolução estrutural dos materiais compósitos em ambientes de temperatura extrema, além de estabelecer a base experimental para sua aplicação engenharia em áreas como aeroespacial e transporte.

CT industrial; dispositivo de carregamento in situ por tração; controle térmico bidirecional; polímero reforçado com fibra de carbono; evolução de dano interno