Estudo de modelos de dano e falha progressiva para estruturas em materiais compósitos

Resumo

Os materiais compósitos poliméricos combinam as propriedades de seus constituintes (fibra, resina polimérica e interface) de forma a melhorar o desempenho frente à utilização das fases isoladamente. Com isso, torna-se possível obter materiais leves e com elevada resistência, características almejadas no projeto de aeronaves. Além disso, devido a inerente anisotropia presente nesses materiais, torna-se possível projetá-los a fim de se obter na estrutura a rigidez desejada. Por outro lado, a anisotropia dificulta a identificação, bem como, a modelagem dos mecanismos de falha de uma estrutura. Diante desse desafio, o presente solicitante iniciou em 2007 a nucleação do Grupo de Estruturas Aeronáuticas (GEA) da Escola de Engenharia de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP), que tem como objetivo capacitar alunos de graduação e pós-graduação para projetar e analisar computacionalmente e/ou experimentalmente estruturas aeronáuticas, com enfoque em estruturas de material compósito. Dessa forma, o presente projeto de pesquisa baseia-se em resultados de ensaios experimentais de corpos-de-prova de materiais compósitos para desenvolver e validar modelos matemáticos de material. Esses modelos constitutivos são implementados computacionalmente como sub-rotinas de um programa baseado no Método dos Elementos Finitos. Em seguida, modelos de estruturas aeronáuticas em Elementos Finitos, que incorporam os modelos constitutivos desenvolvidos, são gerados para prever o comportamento das mesmas em serviço. Por fim, essas previsões são comparadas com resultados experimentais das estruturas, visando avaliar as limitações e as potencialidades dos modelos de material desenvolvidos. Sendo assim, a realização do presente projeto proporcionará a nucleação de um Laboratório de Estruturas Aeronáuticas, a sedimentação do GEA e dos convênios de pesquisa com a Katholieke Universiteit Leuven (Bélgica) e com a Ecole Normale Supérieure de Cachan (França), bem como, a consolidação do Depart. de Engenharia de Materiais, Aeronáutica e Automobilística da EESC/USP como Centro Emergente de Pesquisa em Ciências Aeronáuticas. (AU)