Dissertação

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

{pt=O presente trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades à flexão de estruturas honeycomb com novas configurações e orientações no plano, produzidas por processos de manufatura aditiva e subtrativa. Com efeito, analisaram-se estruturas com configurações hexagonal regular (Hr), Lotus (Lt) e hexagonal com Plateau borders (Pt), com orientações 0º, 45º e 90º. Por forma a avaliar as propriedades destes honeycombs realizaram-se ensaios de flexão a 3 pontos às estruturas, quer experimentalmente quer através de modelação numérica. Na modelação numérica utilizou-se o método dos elementos finitos, com honeycombs de duas ligas de alumínio e ácido poliláctico (PLA). As estruturas produzidas em alumínio foram obtidas pela tecnologia Selective Laser Melting (SLM) e por maquinagem, enquanto que as de PLA foram produzidas por Fused Deposition Modeling (FDM). A partir da análise à distribuição de tensões e aos gráficos força-deslocamento, foi possível determinar a resistência mecânica, rigidez e energia absorvida pelas estruturas. Os modos de falha foram também analisados para os honeycombs de PLA, tanto numericamente como experimentalmente. Em geral, foi observada uma forte correlação entre os resultados numéricos e experimentais. Os resultados mostram que a rigidez e energia absorvida evoluem de forma crescente pela ordem, Hr, Pt, Lt, e com a orientação através da sequência, 45º, 90º, 0º. Desta forma, estruturas Lt com orientação 0º constituem alternativas aos honeycombs tradicionais, utilizados nos painéis compósitos em sanduíche para aplicações aeroespaciais, onde o baixo peso, elevada rigidez e excelente capacidade para absorver energia são fundamentais., en=The present work aims to evaluate the flexural properties of honeycomb structures with new configurations and orientations in the plane, produced by additive and subtractive manufacturing processes. Indeed, structures with regular hexagonal (Hr), Lotus (Lt) and hexagonal with Plateau borders (Pt) configurations, with 0°, 45°, and 90° orientations were analyzed. To evaluate the properties of these honeycombs, 3-point bending tests were performed on the structures, both experimentally and by numerical modeling. In the latter, the finite element method was used, with honeycombs of two aluminum alloys and polylactic acid (PLA). The structures produced in aluminum were obtained by Selective Laser Melting (SLM) technology and machining, while PLA structures were obtained by Fused Deposition Modeling (FDM). From the stress distribution analysis and the force-displacement curves, it was possible to determine the strength, stiffness, and energy absorbed by the structures. Failure modes were also analyzed for PLA honeycombs, both numerically and experimentally. In general, a strong correlation was observed between numerical and experimental results. The results show that the stiffness and absorbed energy evolve increasingly in the order, Hr, Pt, Lt, and with the orientation through the sequence, 45°, 90°, 0°. Thus, Lt structures with 0° orientation are alternatives to the traditional honeycombs used in sandwich composite panels for aerospace applications where low weight, high stiffness, and excellent energy-absorbing capacity are required.}
{pt=Honeycomb, Propriedades mecânicas, Análise de elementos finitos, Selective Laser Melting, Fused Deposition Modeling, en=Honeycomb, Mechanical properties, Finite Element Analysis, Selective Laser Melting, Fused Deposition Modeling}

Novembro 22, 2019, 16:0

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