Projeto e fabricação por RTM de uma haste de trem de pouso de compósito

• Main Author: Ana Carolina Silva Cerri
• Publication Date: 2012
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Download full: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2203
• topic: Materiais compósitos; Moldagem por transferência de resina; Ensaios de tração; Tensões; Método de elementos finitos; Deformação; Engenharia de materiais

A utilização de compósitos poliméricos estruturais em diferentes setores da indústria moderna aumentou com o passar dos anos. O crescente uso desses materiais no setor aeronáutico deve-se, principalmente, ao constante desafio que esta indústria possui na obtenção de componentes que exibam os maiores valores de resistência mecânica e rigidez específica entre os materiais disponíveis. O processo de fabricação é uma das etapas mais importantes quando se trata da aplicação de materiais compósitos. Com o desenvolvimento de técnicas de fabricação como o RTM - Resin Transfer Molding - os projetistas estão tendo oportunidade de substituir peças forjadas em metal por componentes fabricados em compósitos. Este fato abriu as portas para o desenvolvimento de peças mais espessas em compósitos, como peças de trem de pouso. Neste trabalho, projetou-se uma haste aeronáutica. Iniciou-se com a elaboração de um molde e fabricação de corpos de prova com fibra de vidro pelo processo RTM. Ao mesmo tempo, desenvolveu-se um modelo teórico linear da haste e obteve-se o campo de deformações e tensões para o componente por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o software Hypermesh. Adicionalmente, os corpos de prova fabricados foram inspecionados via ultrassom, para que defeitos como delaminações, porosidades e vazios fossem detectados. Em seguida, foram feitos os ensaios estruturais de tração das peças fabricadas para determinar o campo de deformações e tensões e a carga de falha experimentalmente. Por fim, compararam-se os resultados teóricos e experimentais. A partir do desenvolvimento da haste, pode-se comprovar a viabilidade da fabricação da mesma pelo processo RTM. Além disso, através das inspeções por ultrassom, foi possível verificar que não houve defeitos de fabricação relevantes que pudessem comprometer a integridade estrutural dos corpos de prova. Após os ensaios estruturais, verificou-se que houve pouca dispersão entre os valores de carga de falha para todos os corpos de prova e obteve-se um valor de carga de falha médio igual a 45,2 kN. Todos os corpos de prova falharam segundo uma combinação de bearing e delaminação. Depois de realizadas as comparações entre campo de tensões e deformações teórico e experimental, estimou-se um valor de ovalização dos furos dos corpos de prova igual a 4,8%, que se mostrou compatível com resultados de literatura. Também foi possível avaliar o desvio entre tensão experimental e teórica na região onde foram colados os extensômetros, obtendo-se um valor igual a 18%, que também se mostrou satisfatório. Além disso, determinou-se, por meio da utilização dos resultados do modelo de elementos finitos, um valor para a dimensão característica d0 para o Critério de Tensão no Ponto de Whitney-Nuismer igual a 1,8 mm, que se mostrou consistente. Com isso, foi oferecida uma contribuição técnica no desenvolvimento de componentes pelo método RTM, que se mostraram adequados a aplicações industriais, especialmente à indústria aeronáutica, onde se requer estruturas de alto desempenho mecânico e baixo peso.