Resumo (PT):
Na presente dissertação pretende-se estudar os métodos mais comuns de ligação/reparação de materiais
compósitos sob a forma de laminados. Os referidos métodos são a reparação por sobreposição simples, a
reparação por sobreposição dupla e a reparação por remendo embebido. O trabalho encontra-se dividido em
parte numérica e experimental. Em termos numéricos são analisadas as distribuições de tensões para os três tipos
referidos de juntas reparadas, nomeadamente as tensões de corte e normais ao longo da linha do adesivo. A
tensão de colapso elástico e plástico, bem como o rendimento de cada um dos tipos de ligação são avaliados
considerando laminados com sequências de empilhamento distintas. É ainda estudado o efeito da alteração de
vários parâmetros materiais e geométricos no sentido de optimizar o desenho e geometria da junta, de forma a
maximizar a sua resistência. Finalmente, é efectuada uma comparação entre os três tipos de juntas no sentido de
sumariar as características e vantagens de cada um, nomeadamente em termos de resistência, rendimento e
distribuições de tensões de corte e normais. São usados elementos finitos de interface, desenvolvidos pelo
orientador da dissertação, em conjunto com o software ABAQUS®, no sentido de prever a tensão de colapso da
junta, de simular o início e crescimento do dano conducente à rotura da junta, de estudar a influência das
propriedades mecânicas do adesivo e interfaces na resistência da junta e de simular os vários tipos de rotura em
função das propriedades das várias interfaces da junta. São feitos ensaios experimentais a juntas de sobreposição
simples e dupla variando alguns parâmetros, para validar e comprovar os resultados obtidos numericamente. Os
resultados experimentais permitiram observar diversos modos de rotura das juntas, bem como confirmar algumas
conclusões chegadas pela via numérica. Observou-se uma elevada correlação entre os resultados obtidos das
duas formas.
Abstract (EN):
The objective of the present thesis is to study the most common methods for adhesively bond/repair of
laminated composite materials. The referred methods include single-lap repairs, double-lap repairs and scarf
repairs. The work is divided in numerical and experimental parts. The numerical part focuses several stress
distributions for the three referred repaired joint types, namely shear and peel stress distributions along the
adhesive line. Elastic and plastic remote failure stresses, as well as the efficiency for each one of the repair
methods are evaluated for laminates with different stacking sequences. It is also studied the effect of changing
several material and geometrical parameters in order to optimize the joint’s geometry and maximize the joint’s
strength. Finally, a comparison between the three different repair methods is performed in terms of
characteristics and advantages for each one, specifically about strength, efficiency and shear and peel stress
distributions. Interface finite elements, previously developed by (de Moura et al. 2000), are incorporated in the
ABAQUS® software in order to predict the joint’s remote failure stress, to simulate damage initiation and growth
leading to failure, to study the influence of the mechanical properties of the adhesive and interfaces on the joint’s
strength, as well as to simulate the several types of fracture according to the adhesive and interfaces mechanical
properties. Experimental tests are performed on single and double-lap joints varying some parameters, to
validate and to prove the results obtained in the numerical analysis. The experimental results allowed to observe
different failure modes of the joints, as well as to confirm the some conclusions obtained by the numerical
analysis. A good agreement was achieved between the results obtained both ways.
Idioma:
Português
Tipo (Avaliação Docente):
Científica