Dissertação

{pt_PT=Previsão do Comportamento Mecânico e Otimização de Placas em Material Compósito Híbrido} {} EVALUATED

{pt=Desde 1996, a Força Aérea Portuguesa tem feito grandes investimentos no projeto designado por Programa de Investigação e Tecnologia em Veículos Aéreos Não-Tripulados (PITVANT). Após o sucesso na construção de alguns protótipos, avalia-se agora a utilização destas aeronaves em diversas funções operacionais. Através da hibridização de compósitos de fibra de carbono, com a adição de fibras de vidro, é possível criar novos materiais compósitos leves, que são simultaneamente mais dúcteis, mais resistentes a impactos e têm um menor custo associado, podendo ter diversas aplicações em componentes estruturais dos VANT. Foram realizados um estudo computacional e um experimental a fim de determinar as deformações de provetes, em material compósito híbrido laminado, quando submetidos a diferentes esforços de flexão-torção. Os provetes foram produzidos com diferentes esquemas de laminação utilizando hand lay-up, com reforços de fibra de carbono e de fibra de vidro em uma matriz epoxídica. As propriedades elásticas das lâminas foram calculadas através um método numérico baseado na teoria de homogeneização (PREMAT). As simulações computacionais dos testes experimentais foram realizadas no ANSYS Workbench. Os resultados dessas simulações foram analisados e comparados com os resultados experimentais. A otimização dos provetes foi realizada utilizando o GLODS, um método de otimização global uni-objetivo que usa uma estratégia multistart eficaz. A função objetivo foi a minimização do valor máximo de deslocamento, que foi obtida por meio de uma interação em ciclo entre modelos GLODS e ANSYS APDL. Por fim, são obtidas duas sequências de laminado otimizadas para o provete estudado nos diferentes ensaios experimentais., en=Since 1996, the Portuguese Air Force has made major investments in the Program for Research and Technology in Unmanned Aerial Vehicles (PITVANT). After successfully building some prototypes, the use of these aircrafts in various operating conditions is now being evaluated. Through hybridization of carbon fiber composites, with the addition of glass fibers, it is possible to create new lightweight composite materials that are simultaneously more ductile, with more impact resistance and have lower associated costs, with the opportunity of being applied in various structural components of UAV’s. A computational and experimental study was performed in order to determine the deformations of specimens made of laminated hybrid composite materials when submitted to different bending-torsion loadings. The specimens were produced with different lamination schemes using hand lay-up, with carbon fiber and glass fiber reinforcements in an epoxy matrix. The elastic properties of the plies were calculated using a numerical method based on the homogenization theory (PREMAT). The computational simulations of the experimental tests were performed in ANSYS Workbench. The results of these simulations were analyzed and compared with the experimental results. The optimization of the specimens was carried out using GLODS, a single objective global optimization method that uses an efficient multistart strategy. The objective function was the minimization of the maximum displacement value, which was obtained through an interactive cycle between GLODS and ANSYS APDL models. Two optimized laminate stacking sequences of the specimen are obtained for the simulated experimental tests.}
{pt=Compósitos híbridos, fibras de carbono e vidro, propriedades elásticas, método dos elementos finitos, otimização., en=Hybrid composites, carbon and glass fibers, elastic properties, finite element method, optimization.}

Junho 27, 2016, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Virgínia Isabel Monteiro Nabais Infante

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

José Firmino Aguilar Madeira

IDMEC, Instituto Superior Técnico