Modelação da Execução de Reparações em Materiais Compósitos

• Type: Article in International Conference Proceedings Book
• Date: 2004

Authors

Raul Duarte Salgueiral Gomes Campilho (Author) FEUP; Marcelo Francisco de Sousa Ferreira de Moura (Author) FEUP; Joaquim João Machado Sabino (Technical Reviewer) Other

Conference proceedings National

Title: Livro de Comunicações das 4as Jornadas Politécnicas de Engenharia Mecânica, Automóvel, Organização e Gestão Industrial, Energia e Ambiente

Pages: 917-926

Livro de Comunicações das 4as Jornadas Politécnicas de Engenharia Mecânica, Automóvel, Organização e Gestão Industrial, Energia e Ambiente

Instituto Superior de Engenharia do Porto , 17 e 18 de Novembro de 2004

Scientific classification

FOS: Engineering and technology > Mechanical engineering

CORDIS: Technological sciences > Engineering > Mechanical engineering

Other information

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.

Language: Portuguese

Type (Professor's evaluation): Scientific