Dissertação

{en_GB=Wrinkling and failure of thin membranes under pure shear} {} EVALUATED

{pt=Estruturas de membranas finas são cada vez mais utilizadas em aplicações de engenharia aeroespacial, como em velas solares, protecção solar e espelhos em telescópios espaciais. Com a utilização deste tipo de estruturas há o aparecimento de enrugamento. A formação deste fenómeno compromete a rigidez estrutural e assim, a segurança das suas aplicações, mas também reduz a eficiência da superfície destas estruturas. Desta forma, é necessário entender este comportamento com o objectivo de o prever e, se possível, evitar que este surja. Esta dissertação foca-se no estudo de membranas finas quadradas submetidas a corte puro. Este trabalho tem como objectivo investigar o resultado das condições de fronteira aplicadas na membrana em vários parâmetros como o perfil de enrugamento, distribuição de tensões e falha. Inicialmente, descrevem-se e analisam-se o resultados dos testes experimentais, que foram executados em espécimes com duas espessuras diferentes. Destes testes, obtêm-se as curvas carga deslocamento, as quais são utilizadas para estudar o comportamento da membrana. De seguida, o pacote comercial de elementos finitos ABAQUS foi utilizado para realizar um estudo numérico. Para tal, é criado um modelo computacional baseado no modelo físico da membrana, com o objectivo de simular as condições dos ensaios experimentais e estudar o fenómeno do enrugamento. O modelo criado faz uso do esquema ABAQUS/Explicit, usando elementos finitos de casca fina. Posteriormente, é feita uma comparações dos resultados obtidos nos testes experimentais e numéricos, mas também uma análise dos resultados obtidos. Finalmente, as conclusões da tese são apresentadas, bem como algumas sugestões para trabalhos futuros., en=Thin membrane structures are increasingly being used in aerospace engineering applications, such as solar sails, sunshields and membrane mirrors in space telescopes. With the use of these structures comes the appearance of wrinkles. The formation of wrinkles compromises structural stiffness and thus, safety of the material, but also it reduces the surface efficiency of these structures. This way, it is necessary to understand this behaviour with the objective of predicting it and also mitigate its appearing. This dissertation focuses on the study of thin square membranes subjected to pure shear. This work aims at investigating the result of the boundary conditions applied on various parameters such as, the wrinkle profile, stress field and failure. A number of experimental tests on specimens with two different thicknesses are performed. From this the reaction load versus corner displacement are captured being then used to study the structural behaviour. Then, the commercial finite element package ABAQUS is used to perform a numerical study. To do so, a computational model based on the physical model of the membrane is created, with the objective of simulating the conditions of the experimental tests and to study the wrinkling phenomenon. The model created makes use of ABAQUS/Explicit scheme, using thin-shell finite elements. Next, a comparison of the results obtained in the experimental and numerical tests is made, but also an analysis of the results obtained. Finally, the thesis conclusions are presented as well as some suggestions for future work.}
{pt=Membrana, corte puro, enrugamento, falha, ensaios experimentais, modelos numéricos., en=Membrane, pure shear, wrinkling, failure, experimental tests, numerical models}

Junho 26, 2018, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado