Development of a criterion for predicting residual strength of composite structures damaged by impact loading (2016)
- Authors:
- Autor USP: MEDEIROS, RICARDO DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: INTEGRIDADE ESTRUTURAL (MONITORAMENTO); MATERIAIS COMPÓSITOS (IMPACTO); MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
- Keywords: ESTRUTURAS INTELIGENTES
- Language: Inglês
- Abstract: Materiais compósitos estão cada vez mais sendo usados em aplicações críticas e exigentes, desafiando não apenas as metodologias atuais de previsão de dano, detecção, quantificação, mas também da vida residual da estrutura. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de estudos teóricos e experimentais sobre a resistência residual de estruturas de compósito, que são danificadas pelo carregamento de impacto, auxiliado por um sistema SHM, que combina diferentes métodos. Para isso, é necessário: identificar, localizar danos, bem como determinar a severidade dos danos e estimar a resistência residual da estrutura. Para atingir esses objetivos, a metodologia de pesquisa considerou três métodos: (1) Método baseado em vibração; (2) Shearography Speckle (SS) e (3) Flexão após Impacto (FAI). Placas de compósito fabricadas em resina epóxi reforçada por fibra de carbono ou de vidro, são avaliadas. Em primeiro lugar, o método baseado em vibração produz Funções de Resposta em Frequência, que são analisadas através de métricas adequadas (incluindo uma nova métrica), que são comparadas em termos de sua capacidade de identificação de danos e de localização global. Depois disso, a extensão de danos causados pelo impacto é determinada empregando SS. Esta técnica tem demonstrado grande potencial na detecção de dano em estruturas laminadas compósito. A identificação do dano a partir das medidas realizadas com a técnica SS tem por base a análise das perturbações no campo de curvaturas causada devido à heterogeneidade das propriedades do material. Estas deformações anormais podem ser verificadas como deformações típicas de estruturas danificadas. A SS é um método de interferometria laser sensível ao gradiente de deslocamento de uma superfície na direção fora do plano. Sob a ação de um pequeno carregamento, a estrutura é deformada e apresença de danos é revelada através de singularidades locais do campo de deformação observado na superfície. Finalmente, teste de flexão após o impacto (FAI) é usado para avaliar suas limitações e potencialidades como uma técnica de tolerância ao dano. A resistência à flexão das amostras intactas e danificadas é avaliada por ensaio de flexão em quatro-pontos quase-estático. Um novo critério baseado em uma relação entre a métrica de dano prevista pelos métodos de vibração e a análise via FAI é apresentado e discutido. Assim, estes resultados são normalizados utilizando a carga máxima e as métricas de dano, ou seja, se não houver nenhum dano na estrutura, a métrica retorna valor igual a zero. Se a estrutura é parcialmente danificada, a métrica retorna um valor entre um e zero. Além disso, se a estrutura está totalmente danificada (ou seja, a resistência residual está abaixo do especificado em projeto), a métrica retorna um valor igual a um. Por fim, discutem- se as vantagens e limitações desta combinação para o contexto de sistema SHM (Sistema de Monitoramento da Integridade Estrutural)
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2016
- Data da defesa: 20.01.2016
-
ABNT
MEDEIROS, Ricardo de. Development of a criterion for predicting residual strength of composite structures damaged by impact loading. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-26072016-221608/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Medeiros, R. de. (2016). Development of a criterion for predicting residual strength of composite structures damaged by impact loading (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-26072016-221608/ -
NLM
Medeiros R de. Development of a criterion for predicting residual strength of composite structures damaged by impact loading [Internet]. 2016 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-26072016-221608/ -
Vancouver
Medeiros R de. Development of a criterion for predicting residual strength of composite structures damaged by impact loading [Internet]. 2016 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-26072016-221608/ - Desenvolvimento de uma metodologia computacional para determinar coeficientes efetivos de compósitos inteligentes
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