Dissertação
Layerwise electro-elastic user-defined elements in Abaqus for static and free vibration analysis of piezoelectric composite plates EVALUATED
O crescente desenvolvimento de métodos fiáveis de análise de estruturas piezoelétricas laminadas em compósito com atuação por piezoelétricos é motivado pela ampla aplicabilidade em engenharia aeroespacial, complementando a elevada resistência específica dos materiais compósitos com a capacidade de monitorização e atuação dos materiais piezoelétricos. Consequentemente, este trabalho apresenta um estudo computacional em análise estática e de vibrações livres com dois elementos finitos de placa electro-elásticos, implementados utilizando uma subroutina disponível para definir elementos próprios do utilizador (UEL), no software comercial Abaqus. Em ambos, uma descrição Layerwise para três lâminas discretas é utilizada para o campo de deslocamentos da teoria de primeira ordem de deformação por corte de placas laminadas, assim como uma expansão linear ou quadrática do potencial elétrico ao longo da direção transversal de cada camada, UEL1 e UEL2, respetivamente. Os modelos desenvolvidos são comparados com as soluções exatas tridimensionais, para o caso de placas simplesmente apoiadas, reportadas na literatura. Para tal consideram-se duas sequências de laminagem com diferentes materiais piezoelétricos nas faces das mesmas, desde o caso de placas finas, moderadamente espessas a espessas. A capacidade preditiva em resposta estática evidenciada pelos modelos é demonstrada pela concordância com as soluções exatas, nomeadamente ao nível de deslocamentos e potencial, assim como de tensões no plano para placas finas e moderadamente espessas. Em análise de vibrações livres, os doze primeiros modos e frequências de vibração previstas pelos modelos implementados revelam uma boa concordância com as soluções exatas, mesmo para placas mais espessas.
janeiro 5, 2021, 14:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Filipa Andreia De Matos Moleiro
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar