Avaliação experimental e numérica de estruturas sandwich compósitas

• Autor(a) principal: Silva, Helder Guilherme do Eirado da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/19531
• topic: Estruturas sandwich; Material compósito; Espuma de PMI; Modelação numérica; Modelos de dano coesivo; Flexão em 3 pontos; Flexão em 4 pontos; Sandwich structures; Composite material; PMI foam; Numerical modeling; Cohesive zone models; 3-point flexure; 4-point flexure

A utilização de estruturas sandwich tem possibilitado uma melhoria das propriedades de estruturas mecânicas, como resistência e rigidez à flexão e, ao mesmo tempo, uma redução do peso através da combinação de materiais. De facto, ao utilizar um núcleo flexível de elevada espessura entre peles finas de alta rigidez e resistência, é possível obter componentes leves e resistentes, com aplicações na indústria aeronáutica, aeroespacial e outras. Uma vez que estas estruturas apresentam elevada responsabilidade, é necessária a existência de métodos de previsão de resistência que consigam reproduzir o seu comportamento mecânico em serviço, para tornar o seu projeto mais expedito e reduzir a necessidade de realização de ensaios experimentais, com a consequente redução de custos. No presente trabalho realizou-se um estudo ao comportamento de estruturas sandwich nos ensaios de flexão em três e quatro pontos. Este estudo consistiu na realização de ensaios experimentais, dos quais foram obtidos os gráficos de forçadeslocamento, e depois comparados com os gráficos obtidos através dos modelos numéricos, realizados no programa Abaqus®. Para tal foram fabricadas duas configurações de estruturas sandwich. Os materiais utilizados para as faces foram préimpregnados de fibra de carbono HS 160 REM e de fibra de vidro EE 330 ET445. Como núcleo utilizou-se espuma de PMI e, para ligar as faces ao núcleo, usou-se o adesivo SikaForce®-7710 L100. A diferença entra estas estruturas está na direção da camada de fibra de vidro, já que numa das configurações a camada de fibra de vidro está a ±45˚, na outra está a 0˚/90˚. As camadas de fibra de carbono são unidirecionais e dispostas a 0˚ e 90˚. Nos modelos numéricos utilizaram-se critérios e modelos para simular o comportamento real dos materiais. No adesivo fez-se uso do modelo de dano coesivo, no núcleo empregou-se o modelo de crushable foam e nas faces o critério de Tsai-Wu. No ensaio experimental, os valores obtidos mostram que entre as duas configurações ensaiadas não há uma diferença muito significativa ao alterar a direção de uma camada interior da face. Numericamente. Foi possível reproduzir com precisão os ensaios experimentais.