Estudo das tensões interlaminares e rotura de elementos curvos em materiais compósitos

摘要

Este trabalho aborda o comportamento mecânico de elementos curvos em materiaiscompósitos aquando sujeitos a forças e momentos nas extremidades. Os modos de falhamais comuns são estudados em detalhe: falha transversal na matriz devido a tensões deflexão (tensões circunferenciais), ou falha por delaminagem devido as tensõesinterlaminares de tracção verificadas ao longo da espessura na região curva (tensõesradiais). Inicialmente, faz-se uma abordagem sobre a influência de Z-Pins na resistênciainterlaminar, uma abordagem sobre os efeitos de bordo, e sobre tensões interlaminarescom base em teorias Layerwise de ordem superior. Salienta-se, ainda, a importância do estudo feito com o World-Wide Failure Exercise (WWFE) (Hinton et al. 2004) nacomunidade científica relacionada com o tema dos materiais compósitos. O presentetrabalho, é essencialmente dividido em duas partes: modelos analíticos e modelosnuméricos. São estudados provetes curvos, em forma de C (semicircular), geometriaanalisada por Ko e Jackson (1989); e em forma de L (cantoneira de abas iguais),analisados por Sun e Kelly (1988). Começa-se por fazer uma análise teórica, através daTeoria Multicamada, ao trabalho Ko e Jackson, autores da mesma. Analisou-se também, através desta teoria, a parte em quarto de círculo da viga estudada por Sun e Kelly. Após ter a solução analítica bem compreendida, essa teoria é aplicada ao principal estudo deste trabalho, um provete semicircular, usando os empilhamentos de Sun e Kelly. É ainda estudado, e aplicado a este último, o critério de falha em três dimensões (3D) proposto por Hashin (1980). Na segunda parte, é feita uma validação numérica dos três casos anteriores, com recurso ao software comercial de elementos finitos (EF), ANSYS.Estes estudos de EF têm a diferença, relativamente aos originais, de serem em 3D,podendo assim ser retiradas todas as tensões necessárias para se aplicar o critério defalha. No final, é feita uma comparação geral entre os resultados analíticos e numéricos.