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Dissertação

{pt_PT=Cellular structures for use in composite panels with a mass distribution gradient produced by additive manufacturing } {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O presente trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades à flexão de materiais celulares com gradiente funcional (FGCM) e compará-los com estruturas honeycomb homogéneas mais tradicionais. Para esse efeito, foram analisadas três configurações celulares, nomeadamente Hexagonal, Lotus e Plateau, como inicialmente proposto por Ronan et al. [1]. Foram também estudadas estruturas celulares com diferentes gradientes de densidade (parâmetro G). O efeito do ângulo de rotação foi também avaliado. Os materiais utilizados para as estruturas foram PLA (Ácido Poliláctico) e uma liga de alumínio. As estruturas foram concebidas em software CAD Solidworks e foram fabricadas por FFF (Fused Filament Fabrication). As propriedades de flexão dos FGCM foram analisadas através da realização de testes de flexão de três pontos, tanto experimentalmente como recorrendo a análise FEA (Análise de Elementos Finitos). Os resultados mostram que as estruturas FGCM têm um melhor desempenho do que as estruturas honeycomb tradicionais, tanto em resistência como em rigidez. As estruturas Lotus tiveram melhor desempenho do que as estruturas honeycomb tradicionais para geometrias com rotação de 0 graus, enquanto que as estruturas Plateau mostram um melhor desempenho com uma rotação de 90 graus da geometria. Foi também demonstrado que quanto maior for o valor do parâmetro G, melhor será o desempenho mecânico das estruturas, tanto em rigidez inicial como em energia absorvida. Consequentemente, as estruturas FGCM demonstraram ser uma alternativa às tradicionais estruturas honeycomb utilizadas nos painéis compósitos em sanduíche numa gama variada de aplicações, onde o baixo peso e a elevada rigidez das estruturas são prioritários., en=The present work aims to evaluate the flexural properties of functionally graded cellular materials (FGCM) and compare them to more traditional homogeneous honeycomb structures, used as sandwich panels. For that purpose, three cellular configurations were analyzed, namely Hexagonal, Lotus and Hexagonal with Plateau borders, as initially proposed by Ronan et al. [1]. Graded structures with different density gradients (G parameter) were also studied. The effect of the angle of rotation was also evaluated. The materials used for the structures were PLA (Polylactic Acid) and an aluminum alloy. The structures were designed using CAD software Solidworks and were manufactured by FFF (Fused Filament Fabrication). The flexural properties of the FGCM were analyzed by performing three-point bending tests, both experimentally and also by means of FEA (Finite Element Analysis). Results show that FGCM structures perform better than regular honeycomb structures, both in strength and stiffness. Lotus structures performed better than regular honeycomb structures for 0-degree rotation geometries, whereas Plateau structures show a better performance with a 90-degree rotation of the geometry. It was also shown that the higher the G-parameter value, the better the mechanical performance of the structures is, both in initial stiffness and absorbed energy. Consequently, FGCM structures have shown to be an alternative to the traditional honeycomb structures used in sandwich composite panels in a varied range of applications, where low weight and high stiffness of structures are requirements.}
Keywords: {pt=FGCM, Parâmetro G, FEA, FFF, SLM, Ensaio de flexão em 3 pontos, en=FGCM, G parameter, FEA, FFF, SLM, Three-point bending test}

Discussão: janeiro 22, 2021, 15:50