Micro and macroscale analyses for prognosis of composite structures: a new physics based multiscale methodology (2018)
- Authors:
- Autor USP: SARTORATO, MURILO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: MATERIAIS COMPÓSITOS; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; MECÂNICA DA FRATURA
- Keywords: ANÁLISE MULTIESCALA
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Atualmente, um dos maiores desafios nas áreas de Ciências dos Materiais e Engenharia Estrutural é efetuar análises precisas de previsão de dano em materiais compósitos - evolução e falha. Embora diversos modelos e critérios de falha existam na literatura para a simulação de dano em materiais compósitos, a maior parte dos modelos não produzem resultados aceitáveis para projetos estruturais detalhados. Os modelos atualmente em uso costumeiramente sub ou superestimam as cargas necessárias para a degradação e falha de materiais. Esse fato ocorre, pois, esses modelos são baseados em dados experimentais e/ou semi-empíricos ou modelos fenomenológicos. Essa abordagem negligencia a anisotropia e heterogeneidade inerente de materiais compósitos, que causam diversos mecanismos de falha ocorrendo simultaneamente em diferentes fases e escalas do material. Uma possível solução para esse problema é a utilização e/ou desenvolvimento de novos modelos de dano e falha baseados em abordagens multiescala e mecanismos físicos de falha baseados em Mecânica da Fratura. Nesse cenário, o principal objetivo do presente trabalho consiste no estudo e desenvolvimento de modelos de dano baseados em abordagens multiescala aplicados aos materiais compósitos manufaturados via fibras unidirecionais para diferentes casos de carga: tração pura, flexão pura, tração-flexão e cargas multiaxiais. Para o desenvolvimento desses modelos, publicações foram avaliadas criteriosamente e novas formulações foram estudadas, adaptadas e melhoradas. A metodologia básica se baseia na utilização de técnicas de homogeneização para obter propriedades elástica degeneradas a partir de Volumes Elementares Representativos (VER); o perfil de dano do VER é definido a partir de trincas intralaminares paralelas às fibras e calculadas através de uma abordagem multiescala.Essa abordagem compreende três modelos separados: um para a macro escala utilizado para o cálculo preciso de tensões e deformações em pontos críticos; e dois na microescala para previsão de dano intralaminar. Esses modelos interagem entre si, sendo que os resultados obtidos em alguns modelos são utilizados como condições de contorno em outros de forma iterativa. Esses modelos foram implementados utilizando códigos em linguagem Python independentes e de automatização, bem como sub-rotinas (UEL - User Element Subroutine) em linguagem Fortran vinculadas ao pacote comercial de elementos finitos AbaqusTM
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
- Data da defesa: 14.03.2018
-
ABNT
SARTORATO, Murilo. Micro and macroscale analyses for prognosis of composite structures: a new physics based multiscale methodology. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. . Acesso em: 24 abr. 2024. -
APA
Sartorato, M. (2018). Micro and macroscale analyses for prognosis of composite structures: a new physics based multiscale methodology (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. -
NLM
Sartorato M. Micro and macroscale analyses for prognosis of composite structures: a new physics based multiscale methodology. 2018 ;[citado 2024 abr. 24 ] -
Vancouver
Sartorato M. Micro and macroscale analyses for prognosis of composite structures: a new physics based multiscale methodology. 2018 ;[citado 2024 abr. 24 ] - Desenvolvimento de um elemento finito para análise de compósitos inteligentes: formulação, implementação e avaliação
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