998 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
As ligaes adesivas tm sido utilizadas em reas como a indstria aeroespacial, aeronutica, de defesa, automvel, da construo civil e das madeiras. As juntas adesivas tm vindo a substituir mtodos como a soldadura, e ligaes parafusadas e rebitadas, devido facilidade de fabricao, maiores cadncias de produo, menores custos, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistncia fadiga, entre outras razes. Como tal, tambm se utilizam reparaes adesivas para restituio da resistncia de estruturas danificadas, cujas tcnicas mais comuns so a sobreposio simples, sobreposio dupla e remendo embebido. As reparaes por remendo embebido, que so as mais eficientes, consistem na realizao de um furo cnico na zona danificada e colagem de um remendo com a forma complementar do furo, de tal forma que no alterada a forma inicial do componente. Neste trabalho pretende-se estudar experimental e numericamente reparaes adesivas por remendo embebido, nomeadamente o efeito da utilizao de reforos exteriores (em um ou nos dois lados da estrutura), para diferentes ngulos de inclinao. Foi considerado um adesivo dctil (Araldite 2015) e outro frgil (Araldite AV138), o que permitiu abranger processos de rotura bastante distintos. O estudo experimental acompanhado por outro numrico no software ABAQUS, usando modelos coesivos para a previso numrica da resistncia das reparaes. O trabalho numrico permitiu o estudo das distribuies de tenses, o que possibilitou a anlise detalhada dos resultados obtidos. Foi tambm realizado um estudo numrico de otimizao das reparaes por alterao da espessura dos reforos e utilizao de chanfro nas extremidades dos mesmos. Nos resultados obtidos, constatou-se a adequabilidade do mtodo numrico na previso fivel da resistncia, e tambm que a utilizao dos reforos aumenta consideravelmente o rendimento das reparaes (at 530 % e 340 % para os adesivos Araldite 2015 e AV138, respetivamente), o que poder justificar a sua utilizao em aplicaes industriais em que a perturbao aerodinmica causada por esta alterao no seja relevante.
Resumo:
O constante desenvolvimento observado nas ligaes adesivas, em conjunto com as melhorias verificadas nas caractersticas dos adesivos, esto a ser traduzidos, de uma certa forma, num aumento das aplicaes das ligaes adesivas, assim como na variedade de aplicaes. No mbito da previso de resistncia de juntas adesivas, dois mtodos de grande relevncia so a Mecnica da Fratura e os Modelos de Dano Coesivo. Os Modelos de Dano Coesivo permitem a simulao da iniciao e propagao do dano, recorrendo ao Mtodo Dos Elementos Finitos. No que concerne Mecnica da Fratura, a previso de resistncia geralmente feita atravs de uma anlise energtica. Independentemente da forma como obtida, a taxa crtica de libertao de energia de deformao trao (GIc) dos adesivos um dos parmetros mais importantes para a previso da resistncia das juntas. Dois dos ensaios mais utilizados so o Double Cantilever Beam (DCB) e o Tapered Double Cantilever Beam (TDCB). Este trabalho pretende determinar e comparar o valor de GIc em juntas adesivas pelos ensaios DCB e TDCB. So utilizados trs tipos de adesivos com diferentes graus de ductilidade. No ensaio DCB os mtodos utilizados para a determinao de GIc so: Compliance-Based Beam Method (CBBM), Corrected Beam Theory (CBT) e Compliance Calibration Method (CCM). Os mtodos utilizados no ensaio TDCB so: Simple Beam Theory (SBT), Corrected Beam Theory (CBT) e Compliance Calibration Method (CCM). Os resultados obtidos apresentam concordncia entre os vrios mtodos de cada ensaio. A discrepncia de resultados superior quando comparados os dois tipos de ensaios.
Resumo:
Tese apresentada Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obteno do grau de Doutor em Engenharia Civil na especialidade de Estrut
Resumo:
Dissertao para obteno do Grau de Doutor em Engenharia Civil,Especialidade Estruturas
Resumo:
Com a necessidade de encontrar uma forma de ligar componentes de forma mais vantajosa, surgiram as ligaes adesivas. Nos ltimos anos, a utilizao de juntas adesivas em aplicaes industriais tem vindo a aumentar, substituindo alguns mtodos de ligao tradicionais, por apresentarem vantagens tais como, reduo de concentrao de tenses, reduzido peso e facilidade de processamento/fabrico. O seu estudo permite prever a sua resistncia e durabilidade. Este trabalho refere-se ao estudo de juntas de sobreposio simples (JSS), nas quais so aplicados os adesivos comerciais que variam desde frgeis e rgidos, como o caso do Araldite AV138, at adesivos mais dcteis, como o Araldite 2015 e o Sikaforce 7888. Estes so aplicados em substratos de alumnio (AL6082-T651) em juntas com diferentes geometrias e diferentes comprimentos de sobreposio (L), sendo sujeitos a esforos de traco. Foi feita uma anlise dos valores experimentais fornecidos e uma posterior comparao destes com diferentes mtodos numricos baseados em Elementos Finitos (EF). A comparao foi feita por uma anlise de Modelos de Dano Coesivo (MDC) e segundo os critrios baseados em tenses e deformaes do Mtodo de Elementos Finitos Extendido (MEFE). A utilizao destes mtodos numricos capazes de simular o comportamento das juntas poder levar a uma poupana de recursos e de tempo. A anlise por MDC revelou que este mtodo bastante preciso, excepto para os adesivos que sejam bastante dcteis. A aplicao de uma outra lei coesiva pode solucionar esse problema. Por sua vez a anlise por MEFE demonstrou que esta tcnica no particularmente adequada para o crescimento de dano em modo misto e, comparativamente com o MDC, a sua preciso bastante inferior.
Resumo:
Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil
Resumo:
O mtodo de unio com ligaes adesivas est cada vez mais a ser utilizado na conceo de estruturas mecnicas, por causa das vantagens significativas desta tcnica em comparao com as ligaes tradicionais. De facto, as juntas com ligao adesiva esto sob investigao intensa h bastante tempo. Entre as vantagens, destaca-se a reduo de peso e possibilidade de unir diferentes materiais, incluindo compsitos, sem danificar as estruturas a ligar. Os adesivos comerciais variam desde resistentes e frgeis (por exemplo, Araldite AV138) a menos resistentes e dcteis (por exemplo, Araldite 2015). Uma nova famlia de adesivos de poliuretano combina elevada resistncia e ductilidade (por exemplo, Sikaforce 7888). Este trabalho compara o desempenho trao dos trs adesivos supracitados, em juntas de alumnio (Al6082-T651) de sobreposio simples e dupla, com variao dos valores de comprimento de sobreposio (LO). A anlise numrica de modelos de dano coesivo (MDC) foi realizada para analisar as tenses de arrancamento (oy) e as de corte (txy) na camada adesiva, para estudar a varivel de dano do MDC durante o processo de rotura e para avaliar a capacidade MDC na previso da resistncia da junta. A anlise da resistncia e da varivel de dano ajudou na compreenso das diferenas entre os adesivos no que se refere ao processo de rotura e resistncia da junta. Observou-se que as juntas de sobreposio dupla apresentam uma distribuio de tenses bastante mais favorvel relativamente s juntas de sobreposio simples, principalmente devido eliminao da flexo do substrato interior. Como resultado, a resistncia destas juntas foi tipicamente superior ao dobro da observada para as juntas de sobreposio simples, com exceo de algumas configuraes de junta em que houve plastificao extensa ou mesmo rotura dos substratos por trao. O trabalho proposto permitiu tambm concluir que as previses MDC so tipicamente precisas, e qual a famlia de adesivos mais adequada para cada configurao de junta, com a clara vantagem para o Sikaforce 7888. Como resultado deste trabalho, foram propostas diretrizes de conceo para juntas adesivas.
Resumo:
As ligaes adesivas so frequentemente utilizadas na fabricao de estruturas complexas que no poderiam ou no seriam to fceis de ser fabricadas numa s pea, a fim de proporcionar uma unio estrutural que, teoricamente, deve ser pelo menos to resistente como o material de base. As juntas adesivas tm vindo a substituir mtodos como a soldadura, e ligaes parafusadas e rebitadas, devido facilidade de fabricao, menor custo, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistncia, entre outras caractersticas. Os materiais compsitos reforados com fibra de carbono so amplamente utilizados em muitas indstrias, tais como de construo de barcos, automvel e aeronutica, sendo usados em estruturas que requerem elevada resistncia e rigidez especficas, o que reduz o peso dos componentes, mantendo a resistncia e rigidez necessrias para suportar as diversas cargas aplicadas. Embora estes mtodos de fabricao reduzam ao mximo as ligaes atravs de tcnicas de fabrico avanadas, estas ainda so necessrias devido ao tamanho dos componentes, limitaes de projecto tecnolgicas e logsticas. Em muitas estruturas, a combinao de compsitos com metais tais como alumnio ou titnio traz vantagens de projecto. Este trabalho tem como objectivo estudar, experimentalmente e por modelos de dano coesivo (MDC), juntas adesivas em L entre componentes de alumnio e compsito de carbono epxido quando solicitados a foras de arrancamento, considerando diferentes configuraes de junta e adesivos de ductilidade distinta. Os parmetros geomtricos abordados so a espessura do aderente de alumnio (tP2) e comprimento de sobreposio (LO). A anlise numrica permitiu o estudo da distribuio das tenses, evoluo do dano, resistncia e modos de rotura. Os testes experimentais validam os resultados numricos e fornecem mecanismos de projecto para juntas em L. Foi mostrado que a geometria do aderente em L (alumnio) e o tipo de adesivo tm uma influncia directa na resistncia de junta.
Resumo:
Os adesivos tm sido alvo de estudo ao longo dos ltimos anos para ligao de componentes a nvel industrial. Devido crescente utilizao das juntas adesivas, torna-se necessria a existncia de modelos de previso de resistncia que sejam fiveis e robustos. Neste mbito, a determinao das propriedades dos adesivos fundamental para o projeto de ligaes coladas. Uma abordagem recente consiste no uso de modelos de dano coesivo (MDC), que permitem simular o comportamento fratura das juntas de forma bastante fivel. Esta tcnica requer a definio das leis coesivas em trao e corte. Estas leis coesivas dependem essencialmente de 2 parmetros: a tenso limite e a tenacidade no modo de solicitao respetivo. O ensaio End-Notched Flexure (ENF) o mais utilizado para determinar a tenacidade em corte, porque conhecido por ser o mais expedito e fivel para caraterizar este parmetro. Neste ensaio, os provetes so sujeitos a flexo em 3 pontos, sendo apoiados nas extremidades e solicitados no ponto mdio para promover a flexo entre substratos, o que se reflete numa solicitao de corte no adesivo. A partir deste ensaio, e aps de definida a tenacidade em corte (GIIc), existem alguns mtodos para estimativa da lei coesiva respetiva. Nesta dissertao so definidas as leis coesivas em corte de trs adesivos estruturais atravs do ensaio ENF e um mtodo inverso de ajuste dos dados experimentais. Para o efeito, foram realizados ensaios experimentais considerado um adesivo frgil, o Araldite AV138, um adesivo moderadamente dctil, o Araldite 2015 e outro dctil, o SikaForce 7752. O trabalho experimental consistiu na realizao dos ensaios ENF e respetivo tratamento dos dados para obteno das curvas de resistncia (curvas-R) atravs dos seguintes mtodos: Compliance Calibration Method (CCM), Direct Beam Theory (DBT), Corrected Beam Theory (CBT) e Compliance-Based Beam Method (CBBM). Os ensaios foram simulados numericamente pelo cdigo comercial ABAQUS, recorrendo ao Mtodos de Elementos Finitos (MEF) e um MDC triangular, com o intuito de estimar a lei coesiva de cada um dos adesivos em solicitao de corte. Aps este estudo, foi feita uma anlise de sensibilidade ao valor de GIIc e resistncia coesiva ao corte (tS 0), para uma melhor compreenso do efeito destes parmetros na curva P- do ensaio ENF. Com o objetivo de testar adequao dos 4 mtodos de obteno de GIIc usados neste trabalho, estes foram aplicados a curvas P- numricas de cada um dos 3 adesivos, e os valores de GIIc previstos por estes mtodos comparados com os respetivos valores introduzidos nos modelos numricos. Como resultado do trabalho realizado, conseguiu-se obter uma lei coesiva nica em corte para cada um dos 3 adesivos testados, que capaz de reproduzir com preciso os resultados experimentais.
Resumo:
A necessidade de utilizar mtodos de ligao que melhor satisfaam as necessidades de projeto tem causado a crescente utilizao das juntas adesivas, em detrimento dos mtodos tradicionais tais como a soldadura, ligaes aparafusadas e rebitadas. A sua utilizao em diversas aplicaes industriais justifica-se pela reduo de peso, reduo de concentraes de tenses, isolamento acstico e melhor resistncia corroso. Contudo, tambm apresentam desvantagens, como a necessidade de preparao das juntas, a fraca resistncia a esforos de arrancamento e a complexidade da previso da sua resistncia. As juntas hbridas so obtidas por combinao de uma tcnica tradicional com uma ligao adesiva. As juntas hbridas adesivas-soldadas obtm-se atravs da combinao da ligao adesiva com a ligao soldada, sendo a soldadura de resistncia por pontos a tcnica de soldadura mais usada no fabrico deste tipo de juntas. A sinergia entre ligao adesiva e soldadura por pontos oferece vantagens competitivas em relao s ligaes adesivas, tais como superior resistncia e rigidez, e maior resistncia ao arrancamento e fadiga. No presente trabalho apresentado um estudo experimental e numrico de juntas T-peel soldadas, adesivas e hbridas (adesivas-soldadas) solicitadas ao arrancamento. Considerouse o adesivo frgil Araldite AV138 e os adesivos dcteis Araldite 2015 e Sikaforce 7752 e aderentes de ao (C45E). Foi realizada uma anlise dos valores experimentais e efetuada uma comparao destes valores com os resultados obtidos pelo Mtodo de Elementos Finitos (MEF) no software ABAQUS, que incluiu uma anlise de tenses na camada de adesivo e previso do comportamento das juntas por MDC. Observou-se que, dos trs adesivos em estudo, o adesivo Sikaforce 7752 o que apresenta o melhor desempenho na ligao de juntas T-peel. A boa concordncia entre os resultados experimentais e numricos permitiu validar a utilizao de MDC para previso da resistncia de juntas T-peel adesivas e hbridas. Assim, o presente trabalho representa uma base para posterior aplicao no projeto deste tipo de ligao, com as vantagens decorrentes na reduo do tempo de projeto e maior facilidade de otimizao.
Resumo:
A presente dissertao tem como objetivo principal a anlise numrica do comportamento dinmico de uma ponte ferroviria, sob ao de trfego ligeiro ferrovirio. Neste contexto so apresentados alguns fundamentos tericos a ter em conta nestes domnios, visando uma melhor compreenso dos fenmenos existentes no comportamento dinmico de pontes ferrovirias quando sujeitas ao trfego. O caso de estudo teve como foco a ponte Luiz I, uma ponte metlica situada sobre o rio Douro, que liga as cidades do Porto e Vila Nova de Gaia, sob ao de trfego ligeiro ferrovirio no seu tabuleiro superior para a condio anterior aos trabalhos de reabilitao e reforo realizados entre 2004 e 2005. Para o efeito foi desenvolvido um modelo numrico de elementos finitos da ponte realizado com recurso ao programa ANSYS, assim como um modelo numrico do veculo do Metro de Lisboa. Com base nestes modelos foram obtidos os parmetros modais, nomeadamente as frequncias naturais e os modos de vibrao de toda a estrutura e do veculo. O estudo do comportamento dinmico da ponte foi realizado por intermdio de uma metodologia de cargas mveis e de interao veculo-estrutura, atravs da ferramenta computacional Train-Bridge Interaction (TBI). As anlises dinmicas foram efetuadas para a passagem dos veculos de passageiros das redes de Metros do Porto e Lisboa. Nestas anlises estudada a resposta da estrutura em funo da variabilidade ao nvel da seco transversal, dependncia do tramo, influncia do veculo, da sua velocidade de circulao e impacto das frequncias de vibrao estimadas pelo modelo numrico.
Resumo:
Os componentes obtidos atravs da conformao plstica de chapas tm uma grande importncia, tanto na etapa de concepo do produto como na etapa de produo na indstria automvel. Isto comprova-se pelo facto de, em mdia, cada automvel integrar cerca de 500 componentes estampados para construir o chassis e a carroaria [Alves 2003]. Deste total de componentes, 50 so de grandes dimenses (portas, tejadilho, painis inferior e laterais, entre outros) e necessitam, em mdia, de cinco ferramentas para o seu fabrico, sendo o custo estimado para cada ferramenta de 230 000 [Col 2000, Alves 2003]. Para alm da indstria automvel, a conformao plstica de chapas metlicas um processo tecnolgico presente nas indstrias relativas aeroespacial, petrolfera, decorao, alimentar, entre outras. Do ponto de vista do enquadramento econmico, cerca de 20% do custo total de um automvel novo devido incorporao de componentes metlicos estampados. [Alves 2003]. A presso do Mercado Global faz com que os custos relativos matria-prima, energia e mo-de-obra sejam uma constante em termos de reduo do seu impacte no oramento das empresas fornecedoras destes produtos. neste contexto que surge a necessidade da realizao deste estudo de Benchmark de Softwares, tornando-se bastante importante, quer ao nvel da competitividade industrial, quer ao nvel da inovao para novos produtos. A anlise por elementos finitos desempenha um papel primordial no tryout virtual e otimizao das ferramentas e processos de conformao plstica. Os objetivos principais deste estudo de simulao numrica so a identificao e comparao dos resultados obtidos pelo AUTOFORM e pelo PAMSTAMP, para cada uma das variveis identificadas como as mais influentes na robustez dos processos de estampagem de chapa metlica. Estas variveis identificadas so: consumo de material (Draw-in) aps conformao; foras de conformao; valores de variao de espessura e dos valores de extenso e resultados de Springback. Os resultados obtidos so comparados com os resultados experimentais e, desta forma, avalia-se a capacidade inovadora e a eficcia de cada um dos softwares, obtendo-se assim, uma orientao mais real para o software mais indicado aos objetivos impostos pela indstria automvel. Para este efeito, a indstria automvel, como maior impulsionador e motor da investigao na rea da simulao numrica aplicada aos processos de estampagem, tem aderido em peso ao Benchmarking. Um exemplo disto, o que acontece nas conferncias Numisheet. O Benchmark #2 da conferncia Numisheet 2008 analisado pormenorizadamente e os resultados numricos e experimentais so comparados e apresentados. Dois materiais distintos (ao HC260LAD e liga de alumnio AC170), assim como trs modelos com geometrias diferentes (com e sem freios) so apresentados neste relatrio. Com vista reduo dos ciclos tentativa-erro, tem-se adotado ciclos virtuais ou numricos e tem-se incrementado a interatividade entre as fases de concepo e projeto, num conceito muito prprio, mas cada vez mais abrangente, denominado produo virtual. nesta filosofia que se insere a simulao numrica dos processos de conformao de chapa.
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With the need to find an alternative way to mechanical and welding joints, and at the same time to overcome some limitations linked to these traditional techniques, adhesive bonds can be used. Adhesive bonding is a permanent joining process that uses an adhesive to bond the components of a structure. Composite materials reinforced with fibres are becoming increasingly popular in many applications as a result of a number of competitive advantages. In the manufacture of composite structures, although the fabrication techniques reduce to the minimum by means of advanced manufacturing techniques, the use of connections is still required due to the typical size limitations and design, technological and logistical aspects. Moreover, it is known that in many high performance structures, unions between composite materials with other light metals such as aluminium are required, for purposes of structural optimization. This work deals with the experimental and numerical study of single lap joints (SLJ), bonded with a brittle (Nagase Chemtex Denatite XNRH6823) and a ductile adhesive (Nagase Chemtex Denatite XNR6852). These are applied to hybrid joints between aluminium (AL6082-T651) and carbon fibre reinforced plastic (CFRP; Texipreg HS 160 RM) adherends in joints with different overlap lengths (LO) under a tensile loading. The Finite Element (FE) Method is used to perform detailed stress and damage analyses allowing to explain the joints behaviour and the use of cohesive zone models (CZM) enables predicting the joint strength and creating a simple and rapid design methodology. The use of numerical methods to simulate the behaviour of the joints can lead to savings of time and resources by optimizing the geometry and material parameters of the joints. The joints strength and failure modes were highly dependent on the adhesive, and this behaviour was successfully modelled numerically. Using a brittle adhesive resulted in a negligible maximum load (Pm) improvement with LO. The joints bonded with the ductile adhesive showed a nearly linear improvement of Pm with LO.
Resumo:
O presente trabalho pretende avaliar as diferenas de efeitos que os modelos de sobrecarga rodoviria de dez regulamentos (RSA, EC1-2, NBR, AASHTO, SATCC, CSA, IRC:6, SNiP, Manual de Hong Kong, NCP) provocam em pontes rodovirias de pequeno a mdio vo. Numa primeira parte so cobertas questes relacionadas com os efeitos dinmicos em pontes referenciando-se diversos estudos. Em seguida so apresentados os principais fatores que influenciam os efeitos das sobrecargas rodovirias. Os modelos de sobrecarga rodoviria, definidos nos diversos regulamentos, so descritos pormenorizadamente com o objetivo de clarificar e facilitar a sua aplicao. No que se refere componente numrica do trabalho, a quantificao dos efeitos que cada modelo origina foi realizada atravs da modelao em elementos finitos de tabuleiros de comprimento varivel entre 10 e 40 metros. Longitudinalmente analisaram-se os valores mximos do momento fletor e do esforo transverso, e numa anlise transversal estudaram-se os valores mximos de momentos fletores positivos e negativos originados em cada tabuleiro. No captulo 7 realizada uma anlise comparativa dos efeitos causados pelos modelos de sobrecarga rodoviria definidos em cada regulamento tomando como referncia os valores obtidos pelo RSA.
Resumo:
As juntas adesivas tm vindo a ser usadas em diversas reas e contam com inmeras aplicaes prticas. Devido ao fcil e rpido fabrico, as juntas de sobreposio simples (JSS) so um tipo de configurao bastante comum. O aumento da resistncia, a reduo de peso e a resistncia corroso so algumas das vantagens que este tipo de junta oferece relativamente aos processos de ligao tradicionais. Contudo, a concentrao de tenses nas extremidades do comprimento da ligao uma das principais desvantagens. Existem poucas tcnicas de dimensionamento precisas para a diversidade de ligaes que podem ser encontradas em situaes reais, o que constitui um obstculo utilizao de juntas adesivas em aplicaes estruturais. O presente trabalho visa comparar diferentes mtodos analticos e numricos na previso da resistncia de JSS com diferentes comprimentos de sobreposio (LO). O objectivo fundamental avaliar qual o melhor mtodo para prever a resistncia das JSS. Foram produzidas juntas adesivas entre substratos de alumnio utilizando um adesivo poxido frgil (Araldite AV138), um adesivo epxido moderadamente dctil (Araldite 2015), e um adesivo poliuretano dctil (SikaForce 7888). Consideraram-se diferentes mtodos analticos e dois mtodos numricos: os Modelos de Dano Coesivo (MDC) e o Mtodo de Elementos Finitos Extendido (MEFE), permitindo a anlise comparativa. O estudo possibilitou uma percepo crtica das capacidades de cada mtodo consoante as caractersticas do adesivo utilizado. Os mtodos analticos funcionam apenas relativamente bem em condies muito especficas. A anlise por MDC com lei triangular revelou ser um mtodo bastante preciso, com excepo de adesivos que sejam bastante dcteis. Por outro lado, a anlise por MEFE demonstrou ser uma tcnica pouco adequada, especialmente para o crescimento de dano em modo misto.
