Análise em pós-flambagem de estruturas compósitas laminadas

• Autor(a) principal: Lima, Letícia Mendes de
• Data de Publicação: 2016
• Outros Autores: Rodrigues, Matheus Toneli
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10419
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS; Flambagem (Mecânica); Materiais compostos; Método dos elementos finitos; Engenharia mecânica; Buckling (Mechanics); Composite materials; Finite element method; Mechanical engineering

A substituição de materiais metálicos por materiais compósitos cresceu nas últimas décadas, principalmente em setores como o de aviação e o espacial, em função do ganho de desempenho com a redução do peso. A utilização de compósitos permite a construção de estruturas mais delgadas com altos valores de rigidez e resistência. Dentre os tipos de materiais compósitos existentes, o laminado reforçado por fibras tem sido muito empregado. Uma das problemáticas associadas à utilização de compósitos é dada pela dificuldade na caracterização do seu comportamento mecânico. Assim, torna-se difícil prever a resposta mecânica da estrutura a um dado tipo de carregamento por consequência da forte instabilidade presente em estruturas delgadas associada à anisotropia do material. Essa situação pode ser ainda mais complexa quando fenômenos não-lineares estão presentes, como no caso da pós-flambagem. Por esse motivo, a análise da pós-flambagem é muito importante e deve ser considerada no projeto de componentes laminados. Nesse contexto, o presente trabalho buscou contribuir para o melhor entendimento do comportamento de estruturas compósitas laminadas em regime de pós-flambagem. Para isso, analisou-se especificamente a influência da orientação das fibras no laminado sobre a carga máxima suportada em três geometrias: placa retangular imperfeita, painel curvo com furo quadrado central e casca cilíndrica com furo circular central. As análises foram executadas em modelos desenvolvidos no software ABAQUS e divididas em duas etapas: análise de flambagem linear (autoproblema) e análise estática não-linear (grandes deslocamentos). No presente estudo considerou-se apenas as orientações: 0°, ±45° e 90°, bem como combinações entre elas. Os empilhamentos analisados foram arbitrados, de forma a construir laminados simétricos e balanceados com, no máximo, dois tipos de orientações diferentes. Os resultados demonstram, como esperado, um aumento na capacidade carga no regime de pós-flambagem em relação à flambagem. Além disso, constatou-se que laminados compostos por uma combinação de diferentes orientações de lâminas apresentam melhor resistência a flambagem e pós-flambagem em relação a laminados unidirecionais. Apesar das diferentes geometrias e condições de contorno estudadas, foi possível observar que dentre as orientações estudadas, ± 45° confere ao laminado melhor desempenho mecânico no regime não-linear.