Influência da variabilidade dos materiais compósitos na resposta dinâmica de estruturas laminadas

Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Devido às suas propriedades diversificadas, os materiais compósitos são fortes candidatos à melhoria de diferentes tipos de estruturas. As propriedades dinâmicas das estruturas constituídas por estes materiais podem ser manipuladas pela sua geometria, pelos diferentes materiais utilizados ou ainda pela distribuição de cada material na própria estrutura, como a orientação ou concentração de fibras em cada camada. A determinação de modelos adequados para a caracterização do comportamento do material é fundamental para a obtenção de bons resultados. No entanto, todos estes aspectos/parâmetros contribuem para a variabilidade das propriedades mecânicas/dinâmicas do modelo. Assim, é de elevada importância determinar o impacto da incerteza inerente aos processos de modelação e produção no comportamento estático e dinâmico dessas estruturas. Para tal, propõe-se uma abordagem comparativa entre metodologias de modelação de materiais compósitos e a caracterização da variabilidade intrínseca do modelo, tendo por base uma amostra da variabilidade das respostas. O trabalho visa proceder a um estudo comparativo entre metodologias de modelação e subsequentemente relacionar as variáveis de entrada com as variáveis de saída de um modelo de elementos finitos. Deste modo, pretende-se descrever um modelo equivalente com base probabilística, de modo a identificar quais os parâmetros de entrada mais relevantes para a determinação do comportamento dinâmico da estrutura.

Due to their diversified properties, composites materials are strong candidates to improve diferente kinds of structures. The properties of the structure can be manipulated by their geometry, by combining different materials or by mixing the distribution of each material in the structure such as orientation or concentration of fibers in each layer. The determination of suitable models for characterizing its behavior is critical to obtain good results. However, all these possibilities add additional variability of the mechanical properties. Thus, it is highly important to determine the impact of the uncertainty inherent in modeling and production processes in static and dynamic behavior of these structures. To this end, it is proposed a comparative approach of modeling methodologies composites and the characterization of the intrinsic variability of the model, based on a sample of responses. The work intended to make a comparative study of modeling methodologies and correlate input variables to the output variable of a finite element model, allowing the implementation of a model with equal probability basis, so as to identify which input parameters is more relevant for determining the static and dynamic behavior of the structure.