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Formulação de elementos finitos e modelos de delaminação para material compósito laminado

Processo: 15/13844-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2015 - 30 de setembro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
Pesquisador responsável:Marcelo Leite Ribeiro
Beneficiário:Marcelo Leite Ribeiro
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Pesq. associados:André Ferreira Costa Vieira ; Volnei Tita
Assunto(s):Materiais compósitos  Delaminação 

Resumo

As recentes melhorias nos processos de fabricação e nas propriedades dos materiais associadas a excelentes características mecânicas e baixo peso tornam os materiais compósitos muito atrativos para aplicação em estruturas aeroespaciais. Vários critérios e teorias de falha têm sido desenvolvidos para descrever o processo de dano e sua evolução, mas a solução do problema ainda está em aberto. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo de delaminação (falha interlaminar) e a sua aplicação para simular a falha progressiva de estruturas fabricadas em material compósito. O modelo de delaminação a ser desenvolvido será implementado como sub-rotinas em linguagem FORTRAN (UMAT-User Material Subroutine e UEL - User Element Subroutine), a serem compiladas junto ao programa comercial de Elementos Finitos ABAQUSTM. A validação do modelo será realizada através da comparação dos resultados numéricos com resultados experimentais. Paralelamente ao desenvolvimento do modelo de delaminação, será desenvolvida uma nova formulação para elementos finitos de casca laminada baseada no método dos elementos finitos generalizados de modo a melhorar os resultados das simulações numéricas onde ocorrem fenômenos de localização assim como grandes gradientes de tensão como é o caso de simulações que envolvem falha progressiva. A formulação de elementos finitos será então verificada através de experimentos numéricos tradicionais. Por fim, uma vez validado a formulação de elementos finitos, o modelo de material contemplando o processo de falha intralaminar e interlaminar será incorporado a formulação de elementos finitos generalizados e então novamente validado através de comparações entre resultados numéricos e experimentais. (AU)

Publicações científicas (8)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DA COSTA, ROMEU R. C.; SATO, EDUARDO S.; RIBEIRO, MARCELO L.; DE MEDEIROS, RICARDO; VIEIRA, ANDRE F. C.; GUEDES, RUI M.; TITA, VOLNEI. Polyurethane derived from castor oil reinforced with long cotton fibers: Static and dynamic testing of a novel eco-friendly composite material. JOURNAL OF COMPOSITE MATERIALS, MAR 2020. Citações Web of Science: 0.
RIBEIRO, MARCELO L.; FERREIRA, GREGORIO F. O.; DE MEDEIROS, RICARDO; FERREIRA, ANTONIO J. M.; TITA, VOLNEI. Experimental and numerical dynamic analysis of laminate plates via Carrera Unified Formulation. COMPOSITE STRUCTURES, v. 202, n. SI, p. 1176-1185, OCT 15 2018. Citações Web of Science: 1.
ALMEIDA, JR., JOSE HUMBERTO S.; TONATTO, MAIKSON L. P.; RIBEIRO, MARCELO L.; TITA, VOLNEI; AMICO, SANDRO C. Buckling and post-buckling of filament wound composite tubes under axial compression: Linear, nonlinear, damage and experimental analyses. COMPOSITES PART B-ENGINEERING, v. 149, p. 227-239, SEP 15 2018. Citações Web of Science: 14.
VILAR, M. M. S.; SARTORATO, M.; SANTANA, H. B.; LEITE, M. R. Finite elements numerical solution to deep beams based on layerwise displacement field. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 9 SEP 2018. Citações Web of Science: 0.
AVEIGA, DAVID; RIBEIRO, MARCELO L. A Delamination Propagation Model for Fiber Reinforced Laminated Composite Materials. MATHEMATICAL PROBLEMS IN ENGINEERING, 2018. Citações Web of Science: 2.
VINICIUS, ANGELO MARCUS; LEITE, RIBEIRO MARCELO; VOLNEI, TITA. A computational framework for predicting onset and crack propagation in composite structures via eXtended Finite Element Method (XFEM). LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 15, n. 11 2018. Citações Web of Science: 3.
ALMEIDA, JR., JOSE HUMBERTO S.; RIBEIRO, MARCELO L.; TITA, VOLNEI; AMICO, SANDRO C. Stacking sequence optimization in composite tubes under internal pressure based on genetic algorithm accounting for progressive damage. COMPOSITE STRUCTURES, v. 178, p. 20-26, OCT 15 2017. Citações Web of Science: 20.
ALMEIDA, JR., JOSE HUMBERTO S.; RIBEIRO, MARCELO L.; TITA, VOLNEI; AMICO, SANDRO C. Damage and failure in carbon/epoxy filament wound composite tubes under external pressure: Experimental and numerical approaches. MATERIALS & DESIGN, v. 96, p. 431-438, APR 15 2016. Citações Web of Science: 14.

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