Modelação e análise de estruturas adaptáveis: materiais magneto-eletro-elásticos e laminados double-double

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lupu, Bogdan Daniel
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/17086
Resumo: Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
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Os laminados Double-Double (DD) – recentemente publicados – baseados em dois pares de camadas de orientação angular foram implementados. Para controlar a resposta mecânica das estruturas, foram consideradas camadas piezoelétricas e piezomagnéticas com diversos empilhamentos. Para esse fim, foi utilizada a teoria de deformação de corte de primeira ordem implementada através do método dos elementos finitos tendo sido construída uma plataforma numérica. Pretendeu-se também realizar um estado-da-arte imersivo em materiais e estruturas inteligentes apresentado na primeira parte da dissertação Os resultados obtidos permitiram demonstrar as vantagens associadas aos DD que incluem a homogeneização, escalonamento simplificado para minimização do peso e o método de deslizamento de cartas que simplifica o empilhamento e o escalonamento, reduzindo o peso consequentemente. Foi verificado o conceito de Master-ply em contexto de laminados híbridos, prevendo o comportamento de laminados para diversos materiais com uma precisão aceitável. Também foram apresentados os perfis de tensões associados aos DD em comparação com outros laminados, expondo-se a homogeneização e a simetria natural inerente aos DD. A respeito dos materiais magneto-eletro-elásticos, foi possível verificar o efeito dos acoplamentos associados e dos respetivos esquemas de laminação – efeito de rigidificação das estruturas – e a não linearidade da distribuição de potenciais em espessura. Além disso, apresentou-se a possibilidade de controlar continuamente a morfologia das estruturas através da aplicação de potenciais não-uniformes e a atenuação/inversão dos efeitos dos esforços mecânicos impostos.The use of multifunctional composite materials is an increasingly important requirement in innovative structural solutions, making them an important research topic. In this work, the main goal is to model, analyze and predict the mechanical behavior of beam/plate-type hybrid composite structures constituted by fiber-reinforced laminates and magneto-electro-elastic materials. The recently published Double-Double laminates (DD), based on two pairs of angle-plies were implemented. To control the mechanical response of a structure, piezoelectric and piezomagnetic patches with several types of stacking were considered. This is performed using the first-order shear deformation theory implemented via the finite element method and a numerical platform was built for this purpose. In the first part of the dissertation, an immersive state-of-the-art on intelligent materials and structures was also carried out. The Master-ply concept was verified in the context of hybrid laminates, predicting the behavior of laminates for various materials with acceptable accuracy. The stress profiles associated with DD were also compared to other laminates, demonstrating the homogenization and natural symmetry inherent to DD. Regarding magneto-electro-elastic materials, the effect of the associated couplings and the respective lamination schemes - the stiffening effect of the structures - and the non-linearity of the distribution of potentials in thickness - could be verified. Furthermore, the application of non-uniform potentials and the attenuation/inversion of the effects of imposed mechanical stresses allowed for continuous control of the morphology of the structures.Loja, Maria Amélia RamosRCIPLLupu, Bogdan Daniel2024-02-08T15:43:41Z20232023-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/17086TID:203462068porLupu, Bogdan Daniel- Modelação e análise de estruturas adaptáveis: materiais magneto-eletro-elásticos e laminados double-double. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-14T02:16:12Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/17086Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:38:12.285991Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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