Tese: Um Estudo do Efeito de Concentração de Tensão em Materiais Anisotrópicos Aplicado a Compósitos Laminados Unidirecionais
Aluno(a) : Lucas Lisboa VignoliOrientador(a): Jaime Tupiassú
Área de Concentração: Mecânica Aplicada
Data: 30/03/2016
Link para tese/dissertação: http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.27721
Resumo: Entalhes e mudanças bruscas de geometria são praticamente inevitáveis em componentes estruturais, mas geram uma perturbação localizada no campo de tensões e deformações que influi significativamente na maioria das falhas que ocorrem na prática. O presente trabalho tem por objetivo estudar os efeitos de concentração de tensão induzidos por entalhes em materiais compósitos, que podem ser muito diferentes daqueles induzidos em materiais isotrópicos. O formalismo de Stroh é utilizado para obter a solução analítica da distribuição de tensão na borda de furos elípticos em placas infinitas anisotrópicas sob tensões nominais multiaxiais aplicadas no plano da placa, e a teoria clássica dos laminados é utilizada para obter as propriedades equivalentes de laminados simétricos de tal forma que eles possam ser considerados uma placa ortotrópica homogênea de rigidez equivalente. Os critérios de Tsai-Wu, Puck e LaRC05 são usados para prever a falha das placas anisotrópicas furadas devido ao seu bom desempenho no WWFE (World-Wide Failure Exercise). Esses critérios são aplicados a diversas condições de carregamentos para furos circulares e elípticos em diferentes tipos de laminados. O estado multiaxial de tensões na borda dos furos causados pelo efeito da espessura da placa é estudado analiticamente considerando a hipótese limite de deformação plana. A análise de placas finitas é realizada utilizando o software comercial de elementos finitos ANSYS© considerando-se tensão plana, para comparar essas soluções numéricas com soluções aproximadas propostas na literatura. Por último, um estudo com base na micromecânica utilizando o modelo de Halpin-Tsai para estimar as propriedades de uma lamina em função da fração volumétrica das fibras é apresentado para avaliar sua importância na concentração de tensão.