Browsing by Author "Pereira, Carlos Guilherme Moreira"
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- Desenvolvimento e validação de estratégias de reparação de materiais compósitos avançadosPublication . Pereira, Carlos Guilherme Moreira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA procura pela utilização de materiais compósitos na indústria aeroespacial tem aumentado significativamente ao longo dos últimos anos devido ao bom compromisso entre propriedades mecânicas e massa, que estes materiais permitem obter. No entanto, devido às condições de utilização cada vez mais exigentes, as estruturas em materiais compósitas são sujeitas a danos que comprometem a sua capacidade estrutural. A reparação eficaz destas estruturas torna-se assim uma técnica necessária para o reaproveitamento dos materiais, de forma a evitar custos elevados de produção e a procurar a sustentabilidade do meio ambiente. Este estudo tem como objetivo investigar a capacidade de restituição de métodos de reparação para materiais compósitos de alto desempenho, como é o caso dos pré-impregnados de fibra de carbono com matriz epóxida, após o aparecimento e respetiva identificação de fissuras superficiais. Foram escolhidas duas técnicas distintas de reparação por ligação adesiva, nomeadamente preenchimento da fissura com resina e substituição das peles danificadas em formato de escalonado. Foram realizados ensaios de tração e flexão a 3 pontos para ambas, com o intuito de avaliar o seu comportamento através de curvas força-deslocamento, tensões presentes na ligação adesiva dos provetes, carga máxima, energia de rotura e modos de rotura. Relativamente à análise numérica, as mesmas geometrias ensaiadas experimentalmente foram replicadas com recurso ao Método de Elementos Finitos, e mais especificamente a modelos de dano coesivo e ao critério de cedência de Tsai-Wu, e analisadas nas mesmas condições, de forma a verificar a capacidade de simulação da rotura de materiais compósitos e adesivos presentes na reparação. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais e foi possível prever o comportamento linear e não-linear das estruturas com boa precisão, assim como validar a técnica utilizada para a previsão adequada do comportamento dos adesivos utilizados aquando da sua propagação de dano. No geral, esta análise permitiu verificar que o método de reparação por substituição das peles danificadas em formato de escalonado permite restituir cerca de 90 % da integridade estrutural do componente reparado, à tração e à flexão, enquanto o método de reparação por preenchimento da fissura com uma mistura de resina indicou uma discrepância elevada com as propriedades mecânicas da estrutura original.