Um modelo numerico para analise de estruturas de materiais compostos considerando efeitos viscoelasticos e falhas progressivas

Neste trabalho apresentam-se pocedimentos para análise não linear de estruturas de materiais compostos laminados reforçados por fibras. A formulação é baseada em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total, que permite o tratamento de deslocamentos arbitrariamente grandes com pequenas deformações, utilizando elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. As estruturas são consideradas como submetidas a cargas mecânicas e a ações de temperatura e de umidade. O material é suposto elástico linear com propriedades dependentes, ou não, dos valores da temperatura e da concentração de umidade, ou viscoelástico linear com uma relação constitutiva em integral hereditária , e com comportamento higrotermo-reologicamente simples. As lâminas são consideradas como sujeitas a falhas, as quais são detectadas através de critérios macroscópicos, baseados em tensões ou em deformações. As equações não lineares de equilíbrio são resolvidas através de procedimentos iterativos e as deformações dependentes do tempo são avaliadas pelo método das variáveis de estado. Diversos exemplos numéricos de estruturas submetidas à flexão, flambagem elástica e viscoelástica e falhas são apresentados.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.

Otimização em dois níveis da orientação e da topologia de cascas laminadas

Este trabalho é uma contribuição para o conhecimento de metodologias de projeto de estruturas de material composto, aplicando métodos de otimização estrutural a cascas laminadas e apresentando uma estratégia em dois níveis. No primeiro nível é realizada a minimização da flexibilidade da estrutura, tendo como variável de projeto a orientação de cada lâmina da estrutura. Utiliza-se Programação Linear Seqüencial (SLP) e direção de tensão principal para otimização da orientação. No segundo nível minimiza-se o volume de cada lâmina, usando a flexibilidade total da estrutura como restrição e a densidade relativa como variável de projeto, também através de SLP. Para evitar aparecimento de áreas com densidades intermediárias, utiliza-se um Método de Continuação, dividindo o nível de otimização topológica em duas ou mais etapas. As formulações desenvolvidas permitem a solução de problemas com múltiplos casos de carregamento. Para a solução da equação de equilíbrio de casca laminada, utiliza-se um elemento finito de casca degenerado de oito nós com integração explícita na direção da espessura. A implementação desse elemento é feita de modo a facilitar a obtenção das derivadas da matriz de rigidez, necessárias na linearização das funções objetivo e restrições. Evita-se assim o uso de derivadas numéricas. Resultados para vários tipos de estrutura são apresentados, incluindo comparações entre diferentes carregamentos, condições de contorno, número de lâminas, espessuras, etc. As soluções obtidas, formas de análise e possíveis aplicações são discutidas.

Estudo da inspeção e caracterização de materiais compósitos por ultrassom

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios.

Avaliação dos parâmetros de soldagem para compósitos de PPS/fibras contínuas com aplicações aeronáuticas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A influência do processo de cura nas propriedades do compósito estrutural carbono/epóxi fabricado via VARTM: processamento e caracterização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Compósito estrutural carbono/epóxi via RTM para aplicação aeronáutica: processamento e caracterização

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento e caracterização de compósito processados por RTM para aplicação aeroespacial

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência dos parâmetros de processamento por RTM no volume de vazios em compósitos carbono/epóxi

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Resina epóxi reforçada com tecido de carbono não dobrável por processo RTM

Com o objetivo de ganhar competitividade no mercado internacional e contribuir para o desenvolvimento tecnológico no país, o presente trabalho apresenta a técnica de processamento de moldagem por transferência de resina (RTM), utilizada na fabricação de materiais compósitos estruturais e ainda pouco estudada no Brasil. Os compósitos processados por essa técnica apresentam maior fração volumétrica de fibras, melhor acabamento superficial e pouca ou nenhuma necessidade de acabamento do componente produzido. Este trabalho compreende a caracterização de compósitos produzidos com resina epóxi monocomponente RTM6 e o tecido não dobrável de fibra de carbono. Os compósitos produzidos pela Hexcel Composites foram analisados pela técnica de ultrassom C-Scan e os resultados mostraram que os laminados processados estão homogêneos quanto à impregnação. Ensaios mecânicos mostram que os laminados com tecido apresentam características comparáveis à dos compósitos produzidos em autoclave com maiores porcentagens de reforço. Em fadiga, os laminados apresentaram um alto e curto intervalo, com tensões próximas à de tração. Quanto ao comportamento térmico observou-se melhora nas propriedades com a adição do reforço de fibras de carbono, que promoveram o aumento da temperatura de transição vítrea (Tg). Quanto ao comportamento viscoelástico, foi observado a influencia da temperatura e freqüência no material. Considerando as propriedades mecânicas e térmicas, ambos os compósitos foram classificados como adequados à aplicação proposta.

Detecção e localização de danos em materiais compósitos aplicado em aeronaves utilizando redes neurais artificiais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Processamento de peças em materiais compósitos para o projeto BAJA SAE

The weight of a vehicle has always been considered an extreme important factor, because it interferes in the performance, steering, consume, environmental impact, wear of components, among the others. Because of the new demand, consume reduction aim and gases emission increased the necessity to manufacture lighter vehicles, guaranteeing the complying with the gas emission international law. Besides the legal demand, the low weight will certainly be essential for the competitiveness for the next generation of vehicles. It is with this thinking the composite materials have been introduced in the automobilist industry, because those materials show an excellent relation of strength/weight, providing a reduction of consume and the increase of load capacity. Those factors justify the increase of interest of industry and the necessity of optimization of those materials and of their process. For this research, the field of application will be the Baja SAE Project, a project that is fully developed by engineering students, where they build a prototype single seat, off-road category, for use on hilly slopes with obstacle. This research aims to study two key components of the prototype are made of composite materials, analyzing all the processing. In addition, there is the analysis of the viability of this production parts to a Baja SAE vehicle, in order to increase their performance and reduce their weight without reducing the safety and robustness of the prototype. It was possible to achieve weight reduction of the steering subsystem with manufacturing the flywheel hybrid composite (carbon/glass) and the replacement of SAE 1010 steel by hybrid composite (carbon/aramid) in CVT box. The importance of this study is to obtain a good project for the vehicle of technical and scientific manner, contributing to the know-how to the team and providing a basis for optimization for upcoming projects

Influência do condicionamento ambiental sobre as propriedades viscoelásticas de compósitos aramida/epóxi

The increasing application of structural composites in the aerospace industry is mainly due to its low specific weight coupled with its excellent mechanical properties when in service. As a result of climatic variations that pass the aircraft is of paramount importance to study the influence of weathering on this type of material when subjected to such changes. The purpose of this work is to evaluate the mechanical behavior of specimens of kevlar fiber /epoxy matrix composites, by dynamic mechanical thermal analysis (DMA) and interlaminar shear strength tests (ILSS), after passing through three environmental conditioning: saline fog, hygrothermal and ultraviolet radiation. From the results, we concluded that the laminate was molded supplied homogeneously, not presenting problems such as porosity, delaminations or cracks inside. After a period of 625 hours of exposure to hygrothermal conditioning, we observed a 1,2% maximum of absorption of moisture. Samples subjected to the conditioning by UV irradiation (600 hours) and salt spray showed a reduction of about 24,30% and 32,30%, respectively, on the shear strength (ILSS). In DMA analysis is not observed significant changes on the glass transition temperature. However, when considering the storage modulus of the samples conditioned by UV radiation (1200 hours), salt spray and hygrothermal conditioning there is an increase of 5,34% , 7,19% and 5,57% respectively

Avaliação dos efeitos ambientais nas propriedades do compósito de poliamida 6,6/fibras de carbono

This graduation work done study of polyamide 6.6/composite carbon fibres, since its processing, characterization of the main properties. Besides the influence of temperature, UV radiation, salt spray and moisture on the mechanical and viscoelastic behavior. To achieve this goal, the first composite was processed from the heat compression molding using known variables of the process and using the empirical method to find the best value for other parameters. The method processing molding was chosen because it common in composites processing in order to evaluate the influence of crystallinity of the properties that influence the mechanical and viscoelastic behavior laminates. From the obtained laminate specimens were evaluated in weathering, such as: in hygrothermal chamber, UV, salt spray and thermal shock. In another step, the effect produced by these constraints were evaluated by optical microscopy, ultrasound, dynamic mechanical analysis and vibration tests. This project was conducted at the Department of Technology and Materials of UNESP in Guaratingueta, where all the equipment and techniques for the implementation of this project met available. After the tests proved the applicability of the composite polyamide 6.6/carbon fibers in aeronautical applications with resistance the main climatic influences