Análise numérica de cilindros de compósitos com ângulo de fibra variável
Resumen
A demanda por estruturas mais leves e resistentes aumenta cada vez mais, sendo alta mente visada em projetos nos quais o fator massa é crítico. Nesse contexto, o emprego
dos materiais compósitos se destacam; embora seja uma área de pesquisa altamente
desafiadora devido aos efeitos complexos nas estruturas, atendem com qualidade as so licitações de projetos característicos. Um dos efeitos mais conhecidos é o potencial de
resistência mecânica quando a carga é alinhada à fibra do laminado compósito. Visando
explorar ao máximo esse potencial, surgem os cilindro de ângulo variável (VATs), sendo
estruturas projetadas para as fibras apresentarem uma variação angular ao longo de seu
comprimento, para assim alinhar a fibra com o carregamento aplicado. O presente traba lho tem o objetivo de desenvolver um modelo numérico de cilindros cilíndricos de material
compósito submetidos a compressão axial, a fim de explorar preliminarmente os efeitos do
ângulo de fibra e espessura variáveis, ao reproduzir os resultados dos modelos já estuda dos por Wang et al. (2020). O desenvolvimento se dá pelo estudo numérico baseado na
aplicação do método de elementos finitos para a extração dos autovalores para previsão
das cargas críticas e modos de flambagem de sete modelos diferentes - um de ângulo
constante; um modelo com quatro seções e de ângulo constante, um modelo com oito se ções e de ângulo constante; um modelo de ângulo variável linear e espessura constante,
um modelo de ângulo variável linear e espessura variável, um modelo de ângulo variável
polinomial e espessura constante e um modelo de ângulo variável polinomial e espessura
variável. Adicionalmente, realizou-se uma avaliação comparativa das cargas críticas e mo dos de flambagem obtidos, destacando-se os modelos de variação linear e de segunda
ordem do ângulo de fibra, juntamente com a espessura variável, que apresentaram uma
notável melhoria de 20% na carga crítica de flambagem. Por fim, melhorias são propostas
nos modelos analisados.
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