Análise numérica e experimental de compósitos colados

Autor: Lucas Santana Moura
Přispěvatelé: Sollero, Paulo, 1950, Albuquerque, Eder Lima de, 1972, Wrobel, Luiz Carlos, Pavanello, Renato, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Paulo Sollero, Éder Lima de Albuquerque Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Nos últimos anos, o crescimento das indústrias aeronáutica e petrolífera tem elevado a demanda por técnicas mais eficientes de reparo, visando a menores períodos de manutenção, maior durabilidade e confiabilidade, e menor custo. Nesse contexto, reparos compósitos colados têm se mostrado uma excelente ferramenta, uma vez que permitem a restauração rápida e podem ser implementados sem comprometer a integridade estrutural ou qualquer outra função do componente. O objetivo do presente trabalho é a avaliação e a validação de recursos computacionais que permitem analisar a propagação de falhas em estruturas reparadas com compósito colado. Para isso, chapas de alumínio com uma trinca central são analisadas numérica e experimentalmente. Na análise numérica, um estudo inicial da eficiência de algumas geometrias de reparo é realizado. Baseando-se nesses resultados, algumas geometrias são selecionadas para uma análise mais detalhada da evolução da falha. Nessa análise, os campos de deslocamento e tensão são calculados utilizando a formulação elastoestática 3D do método dos elementos de contorno (BEM). Um critério de falha generalizado baseado em densidade de energia de deformação é considerado tanto para a estrutura danificada, quanto para o adesivo. Ademais, a propagação da falha também é analisada para juntas adesivas de sobreposição simples (SLJ) e cantilever dupla (DCB). Na análise experimental, um ensaio de fadiga é realizado nas estruturas selecionas, e a propagação da trinca é avaliada utilizando a técnica de correlação digital de imagem (DIC). O descolamento do reparado é medido utilizando acelerômetros e um vibromêtro laser unidirecional. Quando os resultados numéricos e experimentais são comparados, pode-se notar que a avaliação da falha do adesivo gera uma melhora significativa nos resultados quando comparados com modelos que consideram apenas a propagação da falha na chapa Abstract: In recent years, the growth of the aeronautical and oil industries has raised the demand for more efficient repair techniques, aiming at shorter maintenance periods, greater durability and reliability, and lower cost. In this context, bonded composite repairs have proven to be an excellent tool. They allow the restoration of components and can be implemented without compromising their structural integrity. The aim of this MSc thesis is the assessment and validation of computational resources that allow analyzing the crack propagation in structures with a bonded composite repair. For this, aluminum plates with a central crack are analyzed numerically and experimentally. In the numerical analysis, first, a study of the efficiency of some repair geometries is performed. Based on these primary results, some geometries are selected for a more detailed failure propagation analysis. The mechanical behavior of the displacement and stress fields is evaluated via the 3D elastostatic BEM formulation. A generalized failure criterion based on strain energy density is considered for both the damaged structure and the adhesive. In addition, failure evolution is also assessed for a bonded single lap joint (SLJ) and a bonded double cantilever beam (DCB). In the experimental analysis, a fatigue test is carried out on the selected structures, and the crack propagation is evaluated using the digital image correlation technique (DIC). A unidirectional laser vibrometer is used to measure the repair debonding. By comparing the numerical and experimental results, it is noticed that considering the evaluation of the adhesive failure, results were improved when compared with models that consider only the failure of the plate Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica CAPES 1784748
Databáze: OpenAIRE
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