Dissertação

Computational Analysis of Unidirectional Hybrid Composite Materials EVALUATED

O objectivo deste trabalho é desenvolver um modelo de elementos finitos para estudar o comportamento de compósitos unidireccionais, híbridos e não híbridos, quando sujeitos a cargas longitudinais. O estudo da hibridização visa o alcance da pseudo-ductilidade nos materiais compósitos. De maneira a representar com mais precisão a microestrutura do material, é apresentado um novo método para obtenção da geometria da secção transversal de um volume elementar representativo com uma distribuição aleatória de fibras na matriz. O problema é abordado como um problema de optimização e resolvido com a ajuda de um algoritmo genético, e o método é capaz de atingir níveis elevados de fracção volúmica de fibras. O estudo da homogeneização foi brevemente discutido e concluiu-se que para fibras arranjadas aleatoriamente há um ganho substancial nas propriedades do material quando comparado com uma disposição regular das fibras. Finalmente, o modelo de dano da microestrutura foi implementado impondo extensões na direcção longitudinal das fibras. A falha das fibras é gradual para obter uma curva de tensão-extensão mais detalhada. São estudados resultados para dois compósitos reforçados por fibras de carbono distintas e a hibridização resultante da sua combinação. Os resultados mostram que a distribuição da resistência à tracção das fibras prevalece sobre a geometria da microestrutura no que respeita a sua influência no comportamento mecânico do material. O compósito híbrido estudado demonstra tendência para atingir um comportamento pseudo-dúctil, mas este desenvolvimento menos drástico da falha da microestrutura causa uma clara redução na resistência do material.
Compósitos unidireccionais, Hibridização, Aleatoriedade na distribuição de fibras, Homogeneização, Pseudo-ductilidade

Novembro 28, 2018, 18:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Arnaldo Pereira Leite Miranda Guedes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Hélder Carriço Rodrigues

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático