Author(s): Graça, Ricardo Jorge Rodrigues da
Date: 2017
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/7063
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Materiais compósitos; Previsão de falha; Elementos finitos; Análise multiescala; Processamento de imagem; Carbono-epóxi; Fibras longas; Superfície de Resposta; Composite materials; Failure prediction; Finite elements; Multiscale analysis; Image processing; Carbon-epoxy; Long fibers; Response surface
Trabalho final de mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
Os materiais compósitos, devido às suas propriedades, são fortes pretendentes para a melhoria de diferentes tipos de estruturas. O estudo micromecânico destes materiais é bastante importante, pois define qual o compósito a utilizar para diferentes casos, não ficando dependentes apenas do estudo macromecânico. A aplicação nesses estudos duma fibra real retirada com o auxílio de um microscópio leva a uma melhor precisão dos resultados. A realização de diversos casos como objetivo de desenvolver um estudo paramétrico é fundamental para garantir a caracterização da resposta mecânica do compósito. O trabalho visa assim proceder ao estudo do comportamento de um material compósito com reforço de fibras longas, utilizando ao nível das escalas micro e meso (10-3 a 10-6) do volume representativo elementar (VRE) os contornos reais de fibras. Pretende-se ainda avaliar a distribuição de tensões e deformações ao nível das diferentes escalas para diversos casos de estudo. Apresentam-se para os diferentes casos de estudo, os resultados obtidos, sob formas tabular e gráfica. São efetuadas análises comparativas desses resultados e são ainda constituídas superfícies de resposta. Destacam-se como contributo inovador desta dissertação, o seu carácter multidisciplinar, ao nível da integração da geometria real de secções transversais de fibras. A utilização deste conhecimento obtido por processamento de imagem permitirá uma previsão mais realista do estado de tensão.
Abstract: Composite materials, because of its properties are strong candidates to improve different kinds of structures. The micromechanical study of these materials is very important, it will define the composite to be used for different cases, not being dependent only on the macromechanical study. The application in these studies of a real fiber obtained with the support of a microscope leads to a better precision of the results. The assessement of several case studies with the objective of developing a parametric study is fundamental to ensure the understanding of the mechanical response of the composite. The aim of this work is to study the behavior of a composite material with long fiber reinforcement use at the scales micro and meso (10-3 to 10-6) of the representative volume element (RVE) the real fibers contours. It is also intended to evaluate the distribution of stresses and deformations at the level of the different scales for several case studies. The results obtained are presented in tabular and graphical form, for the different case studies. Comparative analyzes of these results are performed and response surfaces are still constituted. It is highlighted as an innovative contribution of this dissertation, its multidisciplinary character, at the level of integration of the real geometry of cross-sections of fibers. The use of this knowledge obtained by image processing will allow a prediction of the stress state, a more realistic prediction.
