Dissertação

{en_GB=Development and implementation of a new user defined element in Abaqus for analysis of composite plates using a high-order theory} {} EVALUATED

{pt=No presente trabalho, procedeu-se ao desenvolvimento e implementação de um novo elemento finito para a análise de placas em compósito laminado, utilizando uma teoria de lâmina única equivalente. Este desenvolvimento é motivado pela crescente utilização de materiais compósitos na indústria aeronáutica, tornando necessário que estudos sejam feitos utilizando modelos que descrevam melhor o comportamento destes materiais, no sentido de melhorar continuamente as análises e projetos envolvendo os mesmos. Com isto em mente, apoiado no método dos elementos finitos, desenvolveu-se em primeiro lugar um modelo para uma placa isotrópica, utilizando desde logo a teoria de terceira ordem pretendida, partindose de seguida para o desenvolvimento do modelo para uma placa de compósito laminada, com lâminas ortotrópicas. A implementação computacional do modelo foi conseguida através do programa comercial de elementos finitos, Abaqus. Este programa permite o desenvolvimento de Elemento definido pelo utilizador (UEL), através de uma sub-rotina programada em FORTRAN, onde é possível ao utilizador definir um novo elemento finito que melhor se adequa à análise pretendida. Para além disto, procedeu-se à validação do modelo através da comparação de resultados obtidos com soluções de referência. Nomeadamente, foi utilizado como referência, um elemento existente na biblioteca do Abaqus, que se considerou suficientemente semelhante para uma comparação fidedigna dos resultados, e ainda, uma solução analítica disponível na literatura. Por último, foi possível chegar-se a conclusões acerca do modelo implementado e dos resultados obtidos, bem como indicar algumas propostas para melhorar ainda mais o elemento desenvolvido, no futuro., en=In the present work, a new finite element was developed and implemented for the analysis of laminated composite plates, using an equivalent single-layer theory. This development is motivated by the increasing use of composite materials in the aeronautical industry, making it necessary to study models that better describe the behavior of these materials, in the sense of continuously improving the analyses and designs involving them. With this in mind, based on the finite element method, a model for an isotropic plate was first developed, using the desired third-order shear deformation theory, followed by the development of the model for laminated with orthotropic laminae. The computational implementation of the model was achieved through the finite element commercial program, Abaqus. This program allows the development of user-defined elements (UEL) subroutines, programmed in FORTRAN, where it is possible for the user to define a new finite element that better fits the intended analysis. In addition, the model was validated by comparing the results obtained with reference solutions. Specifically, it was used as reference an existing element in the Abaqus library, which was considered sufficiently similar for a reliable comparison of the results, and also an analytical solution available in the literature. Finally, it was possible to draw conclusions about the implemented model and the results obtained, as well as point out some proposals to further improve the developed element in the future.}
{pt=Material Compósito Laminado, Teoria de Lâmina Única Equivalente, Teoria de Deformação de Terceira Ordem, Sub-rotina UEL, Método dos Elementos Finitos, en=Laminated Composite Material, Equivalent Single-Layer Theory, Third-order Shear Deformation Theory, UEL Subroutine, Finite Element Method}

Dezembro 5, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Aurélio Lima Araújo

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Filipa Andreia De Matos Moleiro

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar