Dissertação

{pt_PT=Delamination and fracture process in advanced composite materials used in aerospace and automotive industry } {} EVALUATED

{pt=Este trabalho começa por uma breve explicação sobre compósitos, nomeadamente o estado da arte no que toca a dano e falha, seguida por uma contextualização do trabalho no paradigma atual. Alguns fundamentos teóricos essenciais para o desenvolvimento deste trabalho são detalhados, com grande \^{e}nfase no conceito do integral J e o seu uso na determinação da resiliência de um material. São dados detalhes sobre as formulações analíticas, implementação numérica e técnicas de medição experimental deste par\^{a}metro. Um software para análise de elementos finitos (FEA) é usado para conceber primeiramente um simples modelo de um ensaio de tração de um provete com entalhe (SENT) integrando modelos de materiais isotrópicos e linearmente elásticos. Segue-se um estudo paramétrico em paralelo com o desenvolvimento de um programa de pós-processamento para o cálculo dos valores de $J$. Após validar este primeiro modelo e respetivo programa de pós-processamento, os critérios de falha são adicionados ao modelo de material e algoritmos para lidar com eventos dinâmicos são adicionados ao programa de pós-processamento. Segue-se uma validação experimental. Um modelo FEA multi-escala com um modelo ortotrópico micro-escalar integrado é concebido para simular os mecanismos microscópicos de falha dos compósitos. Um novo estudo paramétrico é feito e são aplicados modelos de material com algoritmos de dano mais complexos para descrever o comportamento dos vários componentes de um compósito. Segue-se uma validação experimental. Finalmente, as conclusões são retiradas, juntamente com o delineamento do possível trabalho futuro a desenvolver após este trabalho., en=This work starts by a brief explanation on composites, namely the state of the art when it comes to damage and failure, followed by a contextualization of the work in the existing paradigm. Some theoretical background is added that is essential for the development of this work, with big emphasis on the J-Integral concept and its use in determining a material's toughness. Details are provided on the analytical formulations, numerical implementation as well as experimental measurement techniques of this parameter. Finite Element Analysis (FEA) software is used to conceive firstly a simple SENT test model using isotropic linear-elastic material models. A parameter study follows in parallel with the development of a post-processing script for calculating the $J$ values. After validating this first model and the respective script with the available literature, the material models are enhanced with damage criteria and dynamic-related algorithms are added to the post-processing script. This is succeeded by an experimental validation. A FEA multi-scale model embedded with a micro-scale orthotropic model is conceived for simulating the microscopic failure mechanisms of composites. A new parameter study is done and new material models with more complex damage mechanisms are applied to describe the various components of a composite. An experimental validation ensues. Finally, conclusions are drawn, along with possible future work to pursue upon the work here described.}
{pt=Análise de Elementos Finitos, Compósitos, Modelação multi-escalar, Falha, Integral J, en=Finite Element Analysis, Composites, Multi-scale modelling, Damage, J-Integral}

Novembro 29, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Alberto Gonçalves de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Francisco Antonio Gilabert Villegas

Department of Materials, Textiles and Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Architecture, Ghent University

Especialista