Este trabalho tem como objetivos; i) instrumentar uma torre de impacto do tipo DTT (Drop Test Tower), ii) desenvolver rotinas e programas para medição dos dados adquiridos nos ensaios experimentais, iii) investigar e analisar experimentalmente e numericamente o comportamento estrutural de laminados compósitos sujeitos a cargas impulsivas de impacto. Ensaios de impacto foram realizados em diferentes níveis de energias utilizando placas laminadas com diferentes lay-ups e espessuras representativas da industria aeroespacial. Os ensaios de impacto foram conduzidos no Laboratório de Estruturas Inteligentes e Materiais Compósitos do ITA utilizando uma torre vertical de impacto em queda livre do tipo DTT (Drop Test Tower), o qual foi implementada e instrumentada no laboratório. Modelos numéricos utilizando elemento sólido tri-dimensional e elementos de placa disponíveis no software comercial ABAQUS/Explicit foram desenvolvidos para prever o comportamento estrutural dos laminados sob a ação de cargas de impacto. Para isso, quatro modelos constitutivos foram utilizados neste trabalho: (1) modelo de iniciação e progressão de dano com degradação dependente do tempo utilizando elementos de casca, (2) modelo de iniciação e progressão de dano com degradação dependente do tempo utilizando elementos sólidos contínuos (3) modelo iniciação e progressão de dano baseado na Mecânica Contínua do Dano (Continuum Damage Mechanics-CDM) empregando elementos de casca, (4) modelo iniciação e progressão de dano baseado na Mecânica Contínua do Dano usando-se elementos sólidos contínuos, ambos propostos por Donadon et al., 2008 . Os resultados numéricos obtidos utilizando ambos modelos foram calibrados e validados com base nos resultados experimentais obtidos nesse trabalho.

O objetivo deste trabalho é caracterizar o modo de falha de juntas fabricadas com laminados de material compósito sujeitos a cargas de impacto de baixa energia, através de um modelo em software de elementos finitos Abaqus/Explicit. As juntas em compósitos foram fabricadas por três tipos de processo: colagem, rebitagem e soldagem. Dados experimentais foram coletados no laboratório de ensaios estruturais do ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) através do impacto de corpos de provas (cdps) utilizando a Torre de Impacto em queda livre (Drop Test Tower - DTT). Nestes testes foi possível verificar a força de impacto e a energia dissipada em função do tempo para cada um dos três tipos de juntas. Na simulação de elementos finitos foram utilizados dois modelos de danos para atender as condições reais de impacto, resultando em uma boa aproximação entre as curvas teóricas e experimentais de força de impacto e energia dissipada, e assim caracterizar o modo de falha para cada tipo de junta.

O aumento da segurança das estruturas de ônibus frente a cenários de impacto e a consequente diminuição das mortes e danos causados por acidentes de trânsito são imprescindíveis em um país como o Brasil, onde o transporte rodoviário é fundamental. Nesse contexto o presente trabalho explora a possibilidade do uso de tubos de aço preenchidos com espuma de alumínio como absorvedores de impacto em estruturas de ônibus. Foi realizada a fabricação da espuma como preenchimento dos tubos de aço, que então foram ensaiados sob compressão e flexão três pontos. Um modelo em elementos finitos foi desenvolvido no software LS-Dyna, 2006, considerando as não-linearidades geométricas e do material para representação das propriedades do tubo e da espuma. Finalmente uma estrutura de ônibus rodoviário foi modelada em software de elementos finitos e sua estrutura foi modificada pela adição de espuma de alumínio como preenchimento dos tubos para melhorar o desempenho da estrutura em acidentes de tombamento e impacto semi-frontal. Comentários sobre todos os resultados, apresentando a melhora relativa da estrutura devido às modificações propostas, são finalmente apresentados, assim como a validação da metodologia numérica utilizada para representação das estruturas. / The improvement of the safety of the road bus structure against impact scenarios and reduction of the injuries and death in traffic accidents is crucial in a country like Brazil, where the road transport matrix is fundamental in the traffic of people and goods. In this context in the present work is explored the possibilities of the metallic tubes filled with aluminum foam as shock absorber in the bus structures. With this goal, an experimental campaign using tubes filled with aluminum foam was made. In these tests, uniaxial compression and three points bending tests were performed. The finite element method was implemented in LS-Dyna, 2006, and simulations were carried out, considering material and geometric non-linearities. The material properties were calibrated using the tests cited. Then, a bus structure modeled with finite element method was modified adding metallic tubes filled with aluminum foam to improve the structure performance in rollover and semi-frontal impact scenarios. Commentaries about all the results, presenting the relative improvement of the structure due to the proposed modifications, are finally presented, as well as the validation of the numerical methodology used to represent the structures.

O aumento da segurança das estruturas de ônibus frente a cenários de impacto e a consequente diminuição das mortes e danos causados por acidentes de trânsito são imprescindíveis em um país como o Brasil, onde o transporte rodoviário é fundamental. Nesse contexto o presente trabalho explora a possibilidade do uso de tubos de aço preenchidos com espuma de alumínio como absorvedores de impacto em estruturas de ônibus. Foi realizada a fabricação da espuma como preenchimento dos tubos de aço, que então foram ensaiados sob compressão e flexão três pontos. Um modelo em elementos finitos foi desenvolvido no software LS-Dyna, 2006, considerando as não-linearidades geométricas e do material para representação das propriedades do tubo e da espuma. Finalmente uma estrutura de ônibus rodoviário foi modelada em software de elementos finitos e sua estrutura foi modificada pela adição de espuma de alumínio como preenchimento dos tubos para melhorar o desempenho da estrutura em acidentes de tombamento e impacto semi-frontal. Comentários sobre todos os resultados, apresentando a melhora relativa da estrutura devido às modificações propostas, são finalmente apresentados, assim como a validação da metodologia numérica utilizada para representação das estruturas. / The improvement of the safety of the road bus structure against impact scenarios and reduction of the injuries and death in traffic accidents is crucial in a country like Brazil, where the road transport matrix is fundamental in the traffic of people and goods. In this context in the present work is explored the possibilities of the metallic tubes filled with aluminum foam as shock absorber in the bus structures. With this goal, an experimental campaign using tubes filled with aluminum foam was made. In these tests, uniaxial compression and three points bending tests were performed. The finite element method was implemented in LS-Dyna, 2006, and simulations were carried out, considering material and geometric non-linearities. The material properties were calibrated using the tests cited. Then, a bus structure modeled with finite element method was modified adding metallic tubes filled with aluminum foam to improve the structure performance in rollover and semi-frontal impact scenarios. Commentaries about all the results, presenting the relative improvement of the structure due to the proposed modifications, are finally presented, as well as the validation of the numerical methodology used to represent the structures.

O aumento da segurança das estruturas de ônibus frente a cenários de impacto e a consequente diminuição das mortes e danos causados por acidentes de trânsito são imprescindíveis em um país como o Brasil, onde o transporte rodoviário é fundamental. Nesse contexto o presente trabalho explora a possibilidade do uso de tubos de aço preenchidos com espuma de alumínio como absorvedores de impacto em estruturas de ônibus. Foi realizada a fabricação da espuma como preenchimento dos tubos de aço, que então foram ensaiados sob compressão e flexão três pontos. Um modelo em elementos finitos foi desenvolvido no software LS-Dyna, 2006, considerando as não-linearidades geométricas e do material para representação das propriedades do tubo e da espuma. Finalmente uma estrutura de ônibus rodoviário foi modelada em software de elementos finitos e sua estrutura foi modificada pela adição de espuma de alumínio como preenchimento dos tubos para melhorar o desempenho da estrutura em acidentes de tombamento e impacto semi-frontal. Comentários sobre todos os resultados, apresentando a melhora relativa da estrutura devido às modificações propostas, são finalmente apresentados, assim como a validação da metodologia numérica utilizada para representação das estruturas. / The improvement of the safety of the road bus structure against impact scenarios and reduction of the injuries and death in traffic accidents is crucial in a country like Brazil, where the road transport matrix is fundamental in the traffic of people and goods. In this context in the present work is explored the possibilities of the metallic tubes filled with aluminum foam as shock absorber in the bus structures. With this goal, an experimental campaign using tubes filled with aluminum foam was made. In these tests, uniaxial compression and three points bending tests were performed. The finite element method was implemented in LS-Dyna, 2006, and simulations were carried out, considering material and geometric non-linearities. The material properties were calibrated using the tests cited. Then, a bus structure modeled with finite element method was modified adding metallic tubes filled with aluminum foam to improve the structure performance in rollover and semi-frontal impact scenarios. Commentaries about all the results, presenting the relative improvement of the structure due to the proposed modifications, are finally presented, as well as the validation of the numerical methodology used to represent the structures.

Motores-foguete a propelentes sólidos (MFPS) empregados na propulsão de artefatos bélicos, entre outros, são vulneráveis a estímulos externos, especialmente impactos balísticos por projéteis ou fragmentos se deslocando a altas velocidades. O impacto de um determinado projétil às altas velocidades, contra um motor-foguete carregado com propelente sólido, pode provocar reações do tipo detonação/deflagração comprometendo a segurança pessoal e material de missões operacionais das Forças Armadas Brasileiras. Baseado em procedimentos normatizados, foram realizados ensaios de impacto balístico com munição de calibre 12,7 x 99 mm (0.50) contra motores-foguete (MFPS) carregados com dois tipos de propelentes sólidos os quais integram o Sistema Bélico Ar-Terra (SBAT-70). Os resultados encontrados nestes ensaios de impacto balístico contra tubos motores-foguete de alumínio, carregados com propelente sólido do tipo base-dupla (BD) apresentaram, no total de testes conduzidos, 50% de reação do tipo deflagração e 50% de não reação. Quando carregado com propelente sólido do tipo compósito, nas mesmas condições de ensaio, 94% dos motores-foguete (MFPS) desenvolveram reação de deflagração e 6% de não reação. Esses resultados sugerem a troca do "case" metálico do tubo motor-foguete por um de material compósito principalmente nos tubos motores-foguete carregados com propelente sólido do tipo compósito, bem como recomenda o uso do propelente base dupla (BD) nos motores-foguetes de 70 mm, visando maior segurança operacional.