Dissertação

Preliminary Structural Analysis of a Thermal Deflector of Carbon Fiber and Cork Sandwich for Space Applications EVALUATED

Numa indústria exigente, como a indústria espacial, a redução de peso dos componentes é uma prioridade. Nesta tese pretende-se realizar o projecto e análise estrutural preliminar de um escudo térmico para um motor de apogeu, propondo uma alternativa aos atuais escudos em aço inoxidável. O principal objetivo deste projeto é provar a robustez mecânica de novos materiais à base de cortiça para uma aplicação espacial não-ablativa, através da utilização de fibras de carbono e compósitos sandwich de cortiça. Foram estudados dois escudos térmicos recorrendo a compósitos sandwich com base em fibra de carbono e aglomerado de cortiça. Ambos os escudos têm aglomerado de cortiça como material de núcleo, mas foram propostas duas opções para o revestimento: Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) e Carbon Fiber Reinforced Carbon matrix (compósito carbono-carbono). Foram definidos os requisitos e o ambiente mecânico que o escudo térmico suportará e foi efetuada uma otimização da estrutura considerando as limitações impostas. Com base nos resultados das análises estáticas e dinâmicas é possível concluir que ambos os escudos suportam as cargas aplicadas na interface mecânica, conseguindo-se uma redução de peso da ordem de 76% quando comparado com a solução corrente (aço inoxidável). O presente estudo evidencia o potencial, num futuro próximo, para o desenvolvimento de novas aplicações espaciais em compósitos sandwich com base em fibra de carbono e aglomerado de cortiça.
Escudo Térmico, Compósito Sandwich, Fibra de Carbono, Cortiça, Análise de Elementos Finitos

Novembro 24, 2014, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Luís Manuel Guerra da Silva Rosa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado