Dissertação

{en_GB=Strength of Aircraft Composite Panels under Transverse Impact Loading} {} EVALUATED

{pt=Os compósitos, e especialmente os CFRP estão a ser cada vez mais utilizados nas estruturas aeroespaciais, devido às suas propriedades físicas e mecânicas. Apesar destas características, o CFRP apresenta uma desvantagem, tem um comportamento frágil. Durante a vida útil de uma aeronave, esta está submetida muitas vezes a forças de impacto, devido ao gelo ou granizo, impacto de pássaros ou mesmo pequenos fragmentos. Portanto, o estudo do impacto em estruturas aeroespaciais é de grande importância, especialmente nas estruturas de CFRP. Este tipo de estudo permite perceber como estas estruturas se comportam quando submetidas a forças de impacto, e, portanto, será possível prever o que acontece nestes casos, permitindo evitar que o material falhe. Esta tese foca-se no estudo de impacto em cinco painéis reforçados de CFRP de fuselagem diferentes, através de análises dinâmicas simuladas no Abaqus/Explicit. Cada painel tem um tipo de configuração de reforços diferente (configuração de reforços em T, I, C, J e $\Omega$). O critério de Hashin é utilizado para determinar o início do dano. Utiliza-se um projéctil em esfera, que não sofre deformação plástica, é modelado para funcionar como o objecto que impacta os painéis. A resistência à penetração de cada painel é investigada e é concluído que o painel com o reforço com configuração em I é o mais resistente à penetração, apresentando um maior limite balístico e menores velocidades residuais. Posteriormente, a influência de diferentes parâmetros é estudada para o painel I, e por fim apresentam-se as principais conclusões. , en=Composites, and specifically CFRP are being increasingly used in aerospace structures due to their special physical and mechanical properties. Although CFRP presents these good properties, it has a disadvantage, which is its brittle behaviour. During the lifetime of an aircraft, it is submitted to impact loading by ice or hailstones, birds strikes or even small fragments. Therefore, the study of impact in an aircraft structure is of high importance, specifically when CFRP is used. The study of such topic allows to understand the behaviour of these structures when submitted to impact loading, thus allowing to predict what occurs in these cases. As so, the failure of the material can be predicted and the improvement of the efficiency of CFRP structures can be promoted. This dissertation focuses on the impact study of five different stiffened CFRP fuselage panels, through dynamic analyses performed in Abaqus/Explicit. Each panel has a different configuration of the stringer (T, I, C, J and $\Omega$ shaped stringers). The Hashin criteria are used to predict the onset of damage. A spherical projectile, which does not suffer plastic deformation, is modelled to be the impactor. The resistance to penetration of each panel is investigated and it is concluded that the panel with I-shaped stringers is the most resistant to penetration, presenting higher ballistic limit velocity and lower residual velocities. Afterwards, the influence of different parameters on the behaviour of panel I is studied and finally the main conclusions of the work are presented. }
{pt=Impacto, painéis de CFRP, análises dinâmicas, critério de Hashin, resistência à penetração, velocidade residual, en=Impact loading, CFRP panels, dynamic analyses, Hashin criteria, resistance to penetration, residual velocity}

Novembro 8, 2018, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado