Determinação do fator intensidade de tensões numa casca cilíndrica com trinca longitudinal, considerando a Mecânica da fratura linear elástica e utilizando o método de Elementos Finitos. Na extremidade da trinca foi utilizado um elemento distorcido (quarter-point element) retangular.

O uso de materiais compósitos poliméricos na construção de aeronaves é cada vez mais intenso. Com isto, a possibilidade de ocorrer uma falha em serviço de uma peça fabricada com este material torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém tem se tornado cada vez mais importante, em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho visa caracterizar as fraturas de laminados de fita unidirecional de fibra de carbono de módulo intermediário com resina epóxi modificada, tipo 8552, em ensaios mecânicos de tração longitudinal e transversal e cisalhamento interlaminar. Parte das amostras de laminados foi submetida ao condicionamento higrotérmico, em situação de temperatura e umidade controladas, de modo a determinar a influência desses parâmetros nas propriedades mecânicas e na fratura dos laminados. Foram também estudadas algumas famílias de laminados cruzados de fibras de carbono com os sistemas de resinas epóxi F155 e F584 e tecidos de fibras de aramida e vidro, impregnados com os sistemas epóxi F155 e F161, respectivamente. Estas famílias foram ensaiadas em tração e compressão. As observações das fraturas das amostras ensaiadas mecanicamente foram realizadas com o auxílio da microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica e estereoscopia. A comparação dos resultados mostra que o condicionamento higrotérmico afeta de maneira significativa a resina, com pouca influência nas fibras e na interface fibra/resina. As fraturas, em geral, apresentam pouca diferença em função do condicionamento. A fratura das amostras ensaiadas em tração longitudinal é a que apresenta os aspectos mais interessantes do ponto de vista fractográfico. As amostras não submetidas ao condicionamento higrotérmico (amostras secas) revelam a importância da rigidez da fibra na fratura. A comparação das superfícies de fratura, obtidas sob um mesmo ensaio mecânico, mostra que as fibras menos rígidas apresentam maior influência na fratura. O tipo e o arranjo do reforço também apresentam influência nas superfícies de fratura dos laminados ensaiados mecanicamente.

O forjamento a frio destaca-se dentre os processos de conformação pela possibilidade de obtenção de peças com excelente acabamento superficial e boa precisão dimensional. Em muitos casos, a forjabilidade é determinada pela ocorrência da fratura dúctil e, dessa forma, limitações são impostas por trincas superficiais ou internas de regiões altamente deformadas devido ao fluxo intenso de material. Com o advento dos métodos numéricos, especificamente aqueles baseados no método dos elementos finitos para grandes deformações, têm sido possível com relativo sucesso a análise do processo de forjamento a frio durante a fase de projeto. Entretanto, técnicas numéricas existentes ainda apresentam limitações na predição da ocorrência da fratura. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar critérios de fratura dúctil e sua implementação em programas de elementos finitos. Foram realizados ensaios numéricos e experimentais de compressão, para a validação das predições teóricas obtidas a partir de dois critérios de fratura amplamente usados.

Simulações numéricas foram realizadas usando dois modelos de falha progressiva com o objetivo de predizer o comportamento de placas de material compósito laminado sujeitas aos danos causados por cargas impulsivas de impacto. As simulações foram executadas com o uso do código comercial de elementos finitos ABAQUS/Explicit. Um aspecto numérico importante a ser considerado na predição de progressão de falhas é o processo de degradação da matriz de rigidez quando um ou mais critérios de falha são satisfeitos. Um processo de degradação instantâneo conduz a instabilidades numéricas, induzindo ondas dilatacionais artificiais no modelo numérico com esquemas de integração explícita dinâmica no tempo. O primeiro modelo de falha adotado é baseado nos critérios de Chang-Chang e Hashin. Esse modelo degrada as propriedades do material associadas aos modos de falha em cem incrementos de tempo, evitando assim a ocorrência de ondas dilatacionais artificiais. O segundo modelo adotado é baseado na mecânica do dano no contínuo e detecta os modos de falha por meio de uma abordagem baseada em energia. Esse modelo degrada as tensões de forma tal que a taxa de liberação da energia de deformação crítica associada a cada um dos mecanismos de falha em cada camada é dissipada por um processo de fratura por espalhamento. Alguns casos de impacto foram investigados para níveis de energia de impacto baixo, intermediário e alto, usando ambos os modelos de falha. Os resultados são então comparados e discutidos.