Dissertação

{pt_PT=Design and Application of Lattice Structures on Sandwich Panels Core} {} EVALUATED

{pt=Os painéis sanduíche com núcleos em forma de treliça representam uma alternativa ao design do núcleo em favo de mel, pois são estruturas leves que apresentam elevados valores de rigidez, resistência mecânica e absorção de energia. O principal objetivo desta dissertação é investigar o efeito da topologia treliçada no comportamento à flexão dos painéis sanduíche. A densidade relativa foi mantida a mesma para todas as treliças consideradas com o valor de 0.3, que é um dos valores usados em favos de mel hexagonais regulares. As abordagens numérica e experimental foram usadas para avaliar as propriedades à flexão das estruturas em ensaios de flexão a três pontos. A análise numérica foi realizada com o software de elementos finitos Siemens NX. A modelagem por deposição fundida (FDM) foi usada para imprimir amostras de ácido polilático com as configurações referidas. Os provetes de sanduíche são compostos por um núcleo de treliça e duas faces finas, na parte inferior e superior, que foram fabricadas juntas. Provetes fabricados através de FDM foram testados experimentalmente para avaliar a resposta mecânica e o tipo de falha dos diferentes núcleos. Entre as treliças estudadas experimentalmente, a estrutura BCZ exibe a maior resistência, enquanto a BC revela maior rigidez e a BFCZ a maior absorção de energia. Os valores mais elevados obtidos pelas estruturas treliçadas estão próximos dos obtidos com uma estrutura hexagonal bidimensional celular com a mesma densidade relativa. Nesse sentido, algumas das estruturas estudadas podem ser alternativas às estruturas convencionais no processo de projeto de materiais compósitos., en=Sandwich panels with truss cores represent an alternative to honeycomb core design, as they are structures that lead to high stiffness, strength and energy absorption with low weight. The main purpose of this research is to investigate the effect of the lattice topology on the flexural behaviour of the sandwich panels. The relative density was kept the same for all the lattices considered as 0.3, which is one of the commonly used values of regular hexagonal honeycombs. Both numerical and experimental approaches were used to evaluate the flexural properties of the composite structures in a three-point bending test. The numerical analysis was undertaken with the finite element software Siemens NX. Fused deposition modelling (FDM) was used to print polylactic acid samples with the configurations listed. The sandwich samples are composed of a lattice core and two thin plates, at the bottom and top, which were manufactured all together. FDM specimens were experimentally tested to evaluate the mechanical response and the failure behaviour of the cores. Among the lattices experimentally studied, lattice BCZ exhibits the higher strength, while BC shows higher stiffness and BFCZ achieves the highest energy absorption. The higher values obtained by these lattices are close to the ones obtained with a cellular two-dimensional hexagonal structure with the same relative density. Consequently, some of the structures studied may be alternatives to conventional structures in the design process of composite materials.}
{pt=Painéis sanduíche, estruturas treliçadas, modelagem por deposição fundida, ensaio de flexão a três pontos, simulações numéricas, en=Sandwich panels, lattice structures, fused deposition modelling, three-point bending, numerical simulations}

Novembro 27, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Maria de Fátima Reis Vaz

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Manuel de Figueiredo Cravo Relvas Sardinha

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Docente