dc.creator |
SAIKI, Lucas Eiji de Castro |
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dc.date.issued |
2024-07-09 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4117 |
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dc.description.abstract |
Research on composite materials has gained prominence due to their excellent mechanical
properties combined with low weight, attracting various engineering fields such as
aerospace, naval, automotive, and industrial engineering. Historically, challenges involving
composite materials include understanding their characteristics, controlling quality,
and optimizing properties. With the advancement of computational capacity, the finite element
method has become an essential tool for predicting the behavior of these materials
under different boundary conditions. This specific study focuses on thin-walled cylinders
composed of 10-layer shells with various delaminations. Each tube was subjected to three
types of analyses: modal, static, and buckling. The detailed analysis of these delaminated
structures aims to understand how delamination parameters affect structural performance,
allowing the development of more failure-tolerant designs. The parameters considered for
simulating delamination include: z (height of the delamination in the ellipse), b (major
axis of the ellipse), r (ratio between the major and minor axes of the ellipse), θ (angle of
inclination of the ellipse), α (severity of the delamination), and n (layer of the thin wall
with the delamination). A total of 1000 tests were conducted for each type of analysis
with the same delaminations. The responses obtained—natural frequency, inverse Tsai
Wu index, and eigenvalue—did not show a significant correlation among themselves, except
for a good internal correlation of the eigenvalues. To better understand the impact
of each variable on the obtained responses, the Sobol index, a global sensitivity analysis
technique, was used. This analysis helped identify the most critical parameters influencing
each type of response. The results indicate that, although there is no direct and universal
correlation among all the analyzed responses, a detailed understanding of the influence
of each delamination parameter can guide the development of more robust and resilient
designs. The findings of this study are valuable for materials engineering, contributing to
advances in the safety and efficiency of composite structures. Finally, the thesis concludes
that the use of modal, static, and buckling analyses combined with sensitivity analysis is
an effective approach to evaluate and improve the performance of delaminated composite
structures, providing important insights for future projects and research in the field. |
pt_BR |
dc.language |
eng |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Delaminação |
pt_BR |
dc.subject |
Tubos compósitos |
pt_BR |
dc.subject |
Flambagem |
pt_BR |
dc.subject |
Tsai-Wu |
pt_BR |
dc.subject |
Modal |
pt_BR |
dc.subject |
Delamination |
pt_BR |
dc.subject |
Composite tube |
pt_BR |
dc.subject |
Buckling |
pt_BR |
dc.subject |
Tsai-Wu |
pt_BR |
dc.title |
On the impact of delamination on composite structures: comprehensive modal, static, and buckling analysis |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2024-08-20 |
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dc.date.available |
2024-08-20T11:37:47Z |
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dc.date.accessioned |
2024-08-20T11:37:47Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/6495018633720574 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
GOMES, Guilherme Ferreira |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4963257858781799 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
A pesquisa sobre materiais compósitos tem ganhado destaque devido às suas excelentes
propriedades mecânicas combinadas com baixo peso, o que atrai diversas áreas da engenharia,
como a aeronáutica, naval, automobilística e industrial. Historicamente, os desafios
envolvendo materiais compósitos incluem a compreensão de suas características,
o controle da qualidade e a otimização das propriedades. Com o avanço da capacidade
computacional, o método de elementos finitos tornou-se uma ferramenta essencial para
prever o comportamento desses materiais sob diferentes condições de contorno. Este estudo
específico foca em cilindros de parede fina compostos por cascas de 10 camadas com
delaminações variadas. Cada tubo foi submetido a três tipos de análises: modal, estática e
de flambagem. A análise detalhada dessas estruturas delaminadas visa compreender como
os parâmetros de delaminação afetam o desempenho estrutural, permitindo o desenvolvimento
de projetos mais tolerantes a falhas. Os parâmetros considerados para simular
a delaminação incluem: z (altura da delaminação na elipse), b (eixo maior da elipse),
r (razão entre os eixos maior e menor da elipse), θ (ângulo de inclinação da elipse), α
(severidade da delaminação) e n (camada da parede fina com a delaminação). Foram realizados
1000 ensaios para cada tipo de análise com as mesmas delaminações. As respostas
obtidas—frequência natural, índice inverso de Tsai Wu e autovalor—não apresentaram
uma correlação significativa entre si, exceto pela boa correlação interna dos autovalores.
Para entender melhor o impacto de cada variável nas respostas obtidas, foi utilizado o
índice de Sobol, uma técnica de análise de sensibilidade global. Esta análise permitiu identificar
os parâmetros mais críticos que influenciam cada tipo de resposta. Os resultados
indicam que, embora não haja uma correlação direta e universal entre todas as respostas
analisadas, a compreensão detalhada das influências de cada parâmetro de delaminação
pode orientar o desenvolvimento de projetos mais robustos e resistentes. As descobertas
desse estudo são valiosas para a engenharia de materiais, contribuindo para avanços na
segurança e eficiência de estruturas compostas. Por fim, a dissertação conclui que o uso
de análises modais, estáticas e de flambagem combinadas com a análise de sensibilidade
é uma abordagem eficaz para avaliar e melhorar a performance de estruturas compostas
delaminadas, fornecendo insights importantes para futuros projetos e pesquisas na área. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
SAIKI, Lucas Eiji de Castro. On the impact of delamination on composite structures: comprehensive modal, static, and buckling analysis. 2024. 89 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024. |
pt_BR |