Dissertação

{pt_PT=Desenvolvimento e avaliação de novos conceitos no projecto de honeycombs usados em painéis compósitos} {} EVALUATED

{pt=Os compósitos com estruturas sandwich são cruciais em aplicações estruturais nas indústrias aeroespacial e automóvel que requerem uma elevada resistência à flexão e alta absorção de energia associada a um baixo peso. Normalmente, o núcleo destes compósitos apresenta uma estrutura celular bidimensional com uma geometria regular de favo de mel (honeycomb). Com os processos de fabrico convencionais, a geometria das estruturas é limitada. No entanto o aparecimento de novas tecnologias como a fabricação aditiva, permite o desenvolvimento de geometrias alternativas. O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da geometria do núcleo de estruturas em sandwich nas propriedades de flexão da estrutura. Para tal, foram consideradas três configurações celulares diferentes, a hexagonal, a Lotus e a hexagonal com os vértices reforçados (Plateau borders) como definidas por Ronan et al [1]. De forma a avaliar o comportamento mecânico das configurações, foram realizados ensaios de flexão em três pontos para amostras impressas em PLA (ácido polilático) através da técnica fused deposition modelling (FDM). Foi também efetuada uma abordagem de simulação numérica através do método de elementos finitos para todas as amostras. Os resultados mostraram que, para densidades relativa baixas, a configuração hexagonal apresenta os melhores resultados de energia absorvida, maior resistência à flexão, em comparação com as configurações Lotus e Plateau. Contudo a Plateau apresenta a maior rigidez relativa, enquanto que a Lotus poderá suportar maiores tensões para densidades intermédias. Duas das geometrias desenhadas apresentaram uma capacidade de absorção de energia que é competitiva com as estruturas tradicionais para a mesma densidade. , en=Composite sandwich structures are crucial in structural uses for a range of applications in the aerospace and automotive industry that require low weight, high bending strength and high energy absorption. In general, the core of sandwich structures has a two dimensional cellular structure with a regular honeycomb geometry. With standard manufacturing processes, geometric structures are limited, but the emergence of additive manufacturing provides promising alternatives to conventional designs. The aim of this work is to analyse the effect of the core geometry on the flexural properties of the structure. For that purpose, three cellular configurations were taken into account, namely regular honeycombs, Lotus and hexagonal honeycombs with Plateau borders, as denoted by Ronan et al. [1]. Fused deposition modelling (FDM) was used to obtain samples in PLA (polylactic acid) for those configurations. The flexural properties of cellular structures were evaluated with three point bending tests. A modelling approach of the tests in the three configurations was also performed, by means of finite element simulations. Results showed that for low relative density, the hexagonal configuration exhibit the best results for absorbed energy and flexural strength when compared to the Lotus and Plateau configurations. However, the Plateau configuration has the highest relative stiffness, while Lotus will be able to withstand higher tensions at intermediate densities. Innovative configurations for core sandwich composites were designed, simulated numerically and experimentally tested. Two geometries presented an energy absorption capacity which is competitive with the traditional core structures for the same density. }
{pt=Honeycomb, Flexão a três pontos, Alumínio, PLA, FEA, en=Honeycomb, Three-point bending, Aluminium, PLA, FEA}

Junho 27, 2018, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Maria de Fátima Reis Vaz

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Augusto Manuel Moura Moita de Deus

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar