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Type: Dissertação
Title: Análise de dano em compósitos laminados utilizando modelo de falha tridimensional
Authors: Ximenes, Kayque Andson Silva
Advisor: Medeiros Júnior, Marcelo Silva
Co-advisor: Parente Junior, Evandro
Keywords in Brazilian Portuguese : Modelo de Puck 3D;Compósitos laminados;Falha progressiva;Dano contínuo
Keywords in English : 3D Puck model;Laminated composites;Progressive failure;Continuous damage
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Issue Date: 2023
Citation: XIMENES, K.A.S. Análise de dano em compósitos laminados utilizando modelo de falha tridimensional. 2023. 95f. Dissertação ( Mestrado em Engenharia Civil - Estrutura e Construção Civil ) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os compósitos laminados são materiais amplamente utilizados em diversas áreas por permitirem a construção de elementos estruturais com excelente relação peso/resistência. Por outro lado esses materiais demonstram um comportamento frágil, apresentando forte anisotropia e complexos mecanismos de falha e ruptura. Isso dificulta a caracterização precisa da não linearidade de seu comportamento mecânico. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho foi a implementação e aplicação de um critério de falha 3D de compósitos laminados associado a modelos de degradação progressiva em um software comercial de Elementos Finitos. Para tanto, foi utilizado o modelo de falha de Puck tridimensional, incorporado a um modelo de degradação brusca, Element Weakening Method (EWM), a um modelo de degradação progressiva, Constant Stress Exposure Method (CSE), e a um modelo baseado na Mecânica do Dano Contínuo (MDC). Os algoritmos desenvolvidos neste trabalho foram implementados em forma de subrotinas de usuário para caracterização do material (UMAT), programadas em Fortran e incorporadas ao Abaqus R . Objetiva-se também uma melhoria no processo de busca do ângulo de fratura a fim de diminuir o custo computacional da análise. Para validação do modelo foram utilizados resultados numéricos e experimentais da literatura. Os resultados foram parcialmente satisfatírios pois foi eficaz na maioria dos exemplos, mas apresentou deficiência quanto a abordagem de delaminação. Além disso demonstrou uma redução de custo computacional média de 23%, mas apenas em alguns modelos apontando para um efeito considerável na montagem do sistema mas não na sua resolução.
Abstract: Laminate composites are materials widely used in several areas because they allow the construction of structural elements with an excellent weight/strength ratio. These materials demonstrate a fragile behavior, presenting strong anisotropy and complex failure and rupture mechanisms. This makes it difficult to characterize the non-linearity of its mechanical behavior. Thus, the main objective of this work was the implementation and application of a 3D failure criterion for laminated composites associated with progressive degradation models in a commercial software of Finite Elements. For this purpose, the Puck’s three-dimensional failure model was used, incorporated into a abrupt degradation model, Element Weakening Method (EWM), a progressive degradation model, Constant Stress Exposure Method (CSE), and a model based on Continuous Damage Mechanics (CDM). The algorithms developed in this work were implemented in the form of user subroutines for material characterization (UMAT), programmed in Fortran and incorporated into Abaqus R . It also aims to adapt the search process for the fracture angle to reduce the computational cost of the analysis. Numerical and experimental results from the literature were used to validate the model. The results were partially satisfactory as it was effective in most examples, but was lacking in the delamination approach. In addition, it demonstrated an average computational cost reduction of 23%, but only in some models, pointing to a considerable effect in the assembly of the system but not in its resolution.
Description in Brazilian Portuguese: Ximenes, K.A.S. Análise de dano em compósitos laminados utilizando modelo de falha tridimensional. 2023. 95f. Dissertação ( Mestrado em Engenharia Civil - Estrutura e Construção Civil ) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, 2023.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74368
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4855732289232642
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2063895965535802
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1774654203813780
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DECC - Dissertações defendidas na UFC

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