Análise de critérios de falha baseados em fenômenos físicos para materiais compósitos laminados

Abstract

A meus pais A minha irmã A minha familia A meus amigos A todos que um dia fizeram parte da minha vida. iv Agradecimentos Gostaria de agradecer primeiramente aos meus pais, João e Rita, por todo amor, apoio e incentivo aos estudos que sempre me deram.A minha irmã Juliana pelo carinho e companherismo de sempre. Ao Prof. Dr. Paulo Sollero pelo suporte e orientação no desenvolvimento desse trabalho.A todos os meus amigos pela parceria em todos os momentos. Aos meus amigos e companheiros de laboratório pelo suporte e pela convivência.v "Se dois homens vêm andando por uma estrada, cada um com um pão, e, ao se encontrarem, trocarem os pães, cada um vai embora com um. Se dois homens vêm andando por uma estrada, cada um com uma idéia, e, ao se encontrarem, trocarem as idéias, cada um vai embora com duas."-Provérbio Chinês vi ResumoO objetivo deste trabalho é realizar uma análise numérica dos critérios de falha para materiais compósitos laminados. Critérios de falha tradicionais, como os critérios de Tsai-Hill e Tsai-Wu, são estudados e comparados com critérios de falha mais recentes, baseados em fenômenos físicos, como os critérios de Puck e LaRC03. Dois envelopes de falha, Tensão Longitudinal pela Tensão Transversal e Tensão Transversal pela Tensão de Cisalhamento são implementados para cada um dos critérios estudados seguindo os moldes do World-Wide Failure Exercise (WWFE). Realiza-se também um estudo da variação da resistência longitudinal em função da orientação das fibras em laminados unidirecionais. Através do software comercial de elementos finitos ABAQUS, desenvolve-se uma rotina iterativa para se avaliar a falha em modelos laminados segundo as diferentes teorias de falha estudadas. O comportamento do material e seus respectivos modos de falha são investigados para cada caso. Uma discussão sobre as vantagens e desvantagens de cada critério e um parecer sobre qual teoria de falha se mostrou mais vantajosa é apresentada.

Análise numérica de falha em laminados compósitos utilizando modelagem multiescala

“…Após a análise de todos os EVRs, a Figura 6.16 apresenta o laminado com os respectivos modos de falha na microestrutura, modos esses que foram comparados com os modos obtidos pelas avaliações de falhas do critério LaRC03, realizando a modelagem apenas na escala estrutural do laminado. A análise feita apenas na escala estrutural do laminado, utilizada para a comparação, foi feita utilizando o mesmo procedimento realizado por Panosso (2011), que resolveu o problema elástico do laminado através do software de elementos finitos ABAQUS/CAE, fazendo-se uso de rotinas customizadas através da linguagem de programação PYTHON, denominadas de script, e como etapa de pós-processamento via MATLAB, gerou os modos de falha do critério de LaRC03 para todo o laminado, com ilustrado pela Figura 6.17, onde aqui foi aumentado significativamente o tamanho dos elementos finitos que possuem a mesma posição geométrica dos EVRs no laminado, apenas com o objetivo de dar ênfase e facilitar a visualização e a comparação entre os modos obtidos pelas duas análises. Portanto, de acordo com a comparação entre a Figura 6.16 e a Figura 6.17, podemos ver claramente que, os modos de falha obtidos pelos EVRs são os mesmos obtidos pela analise estrutural via LaRC03, já que os modos da análise multiescala de falha tem significado semelhante aos modos do critério LaRC03, ou seja, na análise multiescala dois modos de falha foram encontrados, sendo que a grande parte dos EVRs apresentaram o modo 3, que significa maior probabilidade de falha na fibra devido a tração longitudinal, enquanto que na análise estrutural via critério LaRC03 e utilizando o ABAQUS, os elementos finitos correspondentes com posição desses EVRs, também apresentaram o modo 3, que também indica falha na fibra devido a quebra sob tração longitudinal.…”