Estudo de falha em placas laminadas usando métodos analíticos e numéricos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Manutenção

O presente trabalho pretende ser uma contribuição para o estudo de falha de materiais compósitos poliméricos. Este trabalho incide sobre o estudo de falha em placas laminadas usando métodos analíticos e numéricos, e tem como principais objetivos desenvolver um estudo comparativo das previsões de falha de laminados, obtidas através dos critérios de Tsai-Wu e Hashin 2D, partindo do pressuposto de que a integridade do material é determinada a partir do critério de falha da primeira camada (first ply failure). Foi também necessário prever a rotura da camada pelos critérios da Tensão Máxima e Hashin-Rotem. Fez-se paralelamente a caracterização para essas previsões, de diferentes características de um laminado, como por exemplo da sua sequência de empilhamento. Neste caso, foram analisados quatro esquemas de laminação como sejam o laminado Quase Isotrópico, Cross-Ply, Unidirecional, e Angle-ply. Os estudos foram realizados no programa computacional de modelação matemática MAPLE 17, e no programa de modelação numérica ANSYS14. A formulação matemática para resolução analítica é feita com base na Teoria Clássica de Placas Laminadas.

Abstract: The present work is a contribution to the study of polymeric composite materials failure. This work focuses on the study of failure in laminated plates using analytical and numerical methods, and has as its main objectives to develop a comparative study of laminate failure predictions, obtained through the criteria of Tsai-Wu and Hashin, on the assumption that the integrity of the material is determined from the first ply failure. It was also necessary to provide for the layer break by criteria of maximum tension and Hashin-Rotem. Made in parallel with the characterization to these predictions, of different characteristics of a laminated, as for example their stacking sequence. In this case, were analyzed four lamination schemes such as Quasi Isotropic laminated, Cross-Ply, Unidirectional, and Angle-ply. The studies were performed in computational mathematical modelling program MAPLE 17, and numerical modelling program ANSYS 14. The mathematical formulation for analytical resolution based on Classical Laminated Plate Theory.