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Estudo da Ligação Colada entre Painéis Compósitos para a Construção de Cascos de Embarcações

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Resumo(s)

Os materiais compósitos são cada vez mais utilizados na indústria da construção naval, sendo necessário um estudo mais intensivo das suas características mecânicas, de forma a ser possível prever o seu comportamento estrutural quando sujeitos a diferentes carregamentos. É também cada vez mais comum a realização de ligações coladas entre diversos componentes em detrimento de outros métodos de ligação. Contudo, existe a necessidade de caracterizar estas ligações e perceber se as mesmas são tão seguras como os métodos tradicionalmente utilizados. No decorrer desta dissertação foi realizado um estudo de laminados, onde foram realizados ensaios experimentais e construídos modelos numéricos à meso-escala dos provetes ensaiados, utilizando critérios de falha, de forma a compreender se é possível prever o comportamento destes materiais através de modelação numérica. Foram ainda desenvolvidos modelos numéricos de ligações coladas, através dos quais se procurou caracterizar e prever o comportamento estrutural ou as características mecânicas das mesmas. Os modelos numéricos de elementos finitos dos laminados foram capazes de prever a falha destes materiais com pequenas diferenças relativamente aos resultados experimentais. Os modelos da ligação colada demonstraram que a modelação numérica é uma ferramenta útil na avaliação e caracterização destas ligações. Foi construída uma superfície de resposta que demonstra a variação da resistência mecânica da ligação em função da variação do volume do adesivo utilizado, sendo possível encontrar a geometria ótima para a ligação a efetuar.
Composite materials are increasingly used in the shipbuilding industry, requiring a more intensive study of their mechanical characteristics, in order to be possible to predict their structural behavior when subjected to different loads. Adhesive bonding between various components is also increasingly common at the expense of other connection methods. However, it is necessary to characterize these types of connections and understand if they are as secure as the traditionally used methods. In the course of this dissertation a study of laminates was carried out, where experimental tests were performed and mesoscale numerical models of the tested specimens were built, using failure criteria, in order to understand whether it is possible to predict the behavior of these materials through numerical modeling. Numerical models of adhesive joints were also developed, with the purpose of characterize and predict their structural behavior or mechanical characteristics. The finite element method numerical models of the laminates were able to predict the failure of these materials with small differences compared to experimental results. The adhesive joint models demonstrated that numerical modeling is a useful tool in the evaluation and characterization of these connections. A response surface was built that demonstrates the variation in the mechanical strength of the bond as a function of the variation in the volume of the adhesive used, making it possible to find the optimal geometry for the bond to be made.

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Palavras-chave

materiais compósitos laminados modelos numéricos ligações coladas

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