Formulação de elementos finitos para materiais laminados com rigidez variável

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barreto Netto, João Victor
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: buckling; finite element method; flambagem; laminated composite materials; materiais compósitos laminados; método dos elementos finitos; optimization by genetic algorithm; otimização via algoritmo genético; rigidez variável; variable stiffness
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-04022025-102927/

Materiais compósitos são resultados do avanço tecnológico na área de matérias, em geral são aplicados nas áreas aeronáutica, aeroespacial e automobilística destacam se por sua característica de baixa massa especifica e alta resistência. Devido a modernização dos processos de fabricação, hoje em dia é possível criar laminas com orientação variável. Diferente dos laminados convencionais com orientação constante ao longo da lâmina, os laminados com orientação variável (Variable-axis - VA), tem rigidez variável ao longo da lâmina. Esse tipo de laminado pode ter sua resistência melhorada resultando em uma redução de peso aumentando seu desempenho estrutural, fatores bastante relevantes devido à alta exigência do mercado atual. Esse trabalho tem como objetivo, desenvolve-se uma formulação em elementos finitos para análise das tensões internas em lâmina com fibras longas curvas e determinar a carga critica de flambagem. Também foi implementado uma sub-rotina em linguagem FORTRAN (UMAT - User Material Sub routine) onde os resultados encontrados apresentaram-se muito próximos das soluções presentes na literatura validando os dois códigos desenvolvidos. Além disso foi proposta uma metodologia para otimização da carga critica de flambagem, utilizando um algoritmo genético (genetic algorithm – GA) empregando o polinômio ortogonal de Lagrange para variação da orientação da lâmina, para uma placa quadrada e para uma placa quadrada com furo sob compressão uniaxial, obtendo-se um ganho de 61 % para a placa sem furo e de 78.6% para a placa com furo. O GA foi escolhido devido a sua característica relatadas de boa convergência e pouca propensão de permanecer em mínimos locais.