Estudo de modelos mecânicos baseados em célula unitária micromecânica para uma estrutura tubular fabricada com a técnica de filament winding

• Autor(a) principal: Kakinami, Pedro Issamu Carvalho
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/222557
• topic: Enrolamento filamentar; Compósitos : Caracterização; Análise de falhas; Composite material; Filament winding; Unit cell model

O processo de filament winding (FW) tem ganhado espaço na indústria e na academia para a fabricação de componentes de geometria axissimétrica, como cilindros ou vasos de pressão. Esta técnica possui vantagens frente a outros processos como elevado controle da posição das fibras e elevada repetibilidade. No entanto, o padrão de entrelaçamento das fibras gerado por este processo torna difícil prever numericamente a distribuição de deformações e tensões relacionadas a falha do componente. Abordagens numéricas com o detalhamento geométrico necessário para capturar respostas a nível da geometria das fibras torna o processo impraticável devido ao alto custo computacional. Assim, estratégias como análise global-local e multiescala, que necessitam da definição de um elemento de volume representativo (EVR), e modelos de célula unitária, tem sido cada vez mais estudadas como alternativa. Neste contexto, este trabalho propõe o estudo numérico do comportamento de falha de uma célula unitária construída com um padrão de entrelaçamento obtido pela técnica FW para aplicações de tubos submetidos a pressão interna, como vasos de pressão. Neste estudo são investigados diferentes modelos reduzidos baseados em uma célula unitária, que é construída com um padrão de fibras 3 x 3, considerando as interações entre os feixes de fibras que se cruzam em diferentes posições criando heterogeneidades não capturadas por teorias clássicas como a teoria de laminado. São usadas 3 modelos reduzidos além da resposta de referência do tubo completo com geometria detalhada, para comparação dos resultados. Os resultados demostram que os modelos reduzidos não são capazes de prever falha segundo o modelo completo. Além disto, os resultados também indicam que, para as relações geométricas estudadas, não é possível obter um número suficiente de células unitárias para formar um EVR.