Contributions to the analysis of radially compressed variable-angle tow filament-wound composite cylinders: computational and experimental advances (2025)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, GABRIEL SALES CANDIDO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-09022026-160519
- Subjects: MATERIAIS COMPÓSITOS DE FIBRAS; ENGENHARIA MECÂNICA
- Keywords: análise de falha progressiva; compósitos com fibra de ângulo variável; compressão radial; enrolamento filamentar; métodos experimentais
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese de doutorado investiga a resposta mecânica e os mecanismos de falha de cilindros compósitos com fibras dispostas em trajetórias de ângulo variável fabricados por enrolamento filamentar (VAT-FWC), submetidos à compressão radial. Motivado pelo crescente interesse em laminados com fibras curvilíneas e pela escassez de estudos experimentais sobre estruturas VAT não planas, o trabalho combina ensaios experimentais, modelagem por elementos finitos e ferramentas analíticas para fornecer uma compreensão abrangente do comportamento estrutural desses sistemas complexos. Inicialmente, propõe se uma abordagem inovadora para extrair leis de evolução de dano em laminados compósitos por meio de ensaios cíclicos quasi-estáticos, com o objetivo de simplificar o processo de identificação sem comprometer a fidelidade física. Cilindros VAT-FWC são então fabricados utilizando uma bancada de enrolamento filamentar customizada e submetidos a ensaios de compressão radial, com e sem concentradores de tensão. Campos de deformação em suas superfícies são obtidos por correlação digital de imagens tridimensional, permitindo uma análise detalhada da iniciação e propagação do dano. Em seguida, uma análise de falha progressiva é implementada por meio de um modelo de elementos finitos utilizando leis de dano calibradas experimentalmente. O modelo captura aspectos críticos como caminhos de dano, limiares de falha e a influência de padrões mosaicos locais. A validação é realizada comparando previsões computacionais com resultados experimentais tanto em nível global (curvas força-deslocamento) quanto local (campos de deformação e modos de falha). Um modelo analítico também é empregado para estimar a tolerância ao esmagamento dos cilindros, permitindo comparações cruzadas com os dados experimentais e computacionais. Os resultados demonstram que projetos VAT podem melhorar a redistribuição de carga e mitigar falhas de seçãocompleta por meio de distribuições de rigidez não uniformes em estruturas cilíndricas. A estratégia de modelagem proposta se mostra robusta na reprodução da progressão da falha em geometrias complexas, estabelecendo bases para o futuro projeto de estruturas VAT com maior tolerância a dano. Esta pesquisa avança o estado da arte na modelagem e caracterização de cilindros compósitos com rigidez variável fabricados por enrolamento filamentar, com implicações nas áreas aeroespacial, automotiva e de energia
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 29.08.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
SOUZA, Gabriel Sales Candido. Contributions to the analysis of radially compressed variable-angle tow filament-wound composite cylinders: computational and experimental advances. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09022026-160519/. Acesso em: 13 fev. 2026. -
APA
Souza, G. S. C. (2025). Contributions to the analysis of radially compressed variable-angle tow filament-wound composite cylinders: computational and experimental advances (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09022026-160519/ -
NLM
Souza GSC. Contributions to the analysis of radially compressed variable-angle tow filament-wound composite cylinders: computational and experimental advances [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09022026-160519/ -
Vancouver
Souza GSC. Contributions to the analysis of radially compressed variable-angle tow filament-wound composite cylinders: computational and experimental advances [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09022026-160519/ - Evaluation of laminated composite plates behavior under shear-after-impatc loading conditions: a methodology proposal
- On the obtainance of damage evolution laws for composite laminates via cyclic testing
- Radial compression of thin-walled variable-angle tow filament-wound composite cylinders, Part I: Manufacture, experimental, and computational analyses in the linear-elastic regime
- An experimental investigation of laminated fiber reinforced composites under shear-after impact conditions
- Optimization of thin-walled composite beams considering static loadings
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-09022026-160519 (Fonte: oaDOI API)
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
