Avaliação do dano em compósitos laminados devido a impactos de baixa velocidade

Abstract

Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais: A análise experimental e a simulação numérica por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios quasi-estáticos e de impacto a placas com várias geometrias e condições de fronteira de modo a avaliar o seu comportamento antes e depois de ocorrer o dano. Foi caracterizado o dano pelas suas dimensões e forma, no plano e ao longo da espessura do laminado. Analisou-se ainda o ponto de início e a progressão do dano através das curvas de força-deslocamento e das imagens deste. Pela sua importância foi dada particular atenção ao dano de delaminação. A partir dos resultados obtidos nos ensaios experimentais, tendo em conta a sensibilidade à velocidade de deformação, a extensão e a caracterização do dano e a energia absorvida pela amostra, foi analisada a possibilidade de substituir um impacto de baixa velocidade por um ensaio de carregamento quasi-estático para a mesma carga máxima. Foi também analisado o comportamento do impactor após colisão em função da energia absorvida pela placa. Foi estudado o efeito de escala no deslocamento central da placa, na área delaminada e na força de contacto, a partir dos resultados fornecidos pelos ensaios quasi-estáticos. Tendo como referência os resultados experimentais foi feita a simulação numérica do impacto de baixa velocidade. Foram feitas análises estática e dinâmica, linear e não-linear, com modelos de elementos finitos sem previsão do dano, limitadas pela carga que deu início ao dano. Foi efectuada também a análise de contacto estático e dinâmico, para obtenção de valores comparativos. Determinou-se a distribuição das tensões no laminado e os contornos da falha definida pela aplicação dos critérios de Hashin, Tsai-Wu e Hoffman. Finalmente, foi feita a simulação numérica da delaminação com elementos finitos de interface.