[pt] Entalhes e mudanças bruscas de geometria são indispensáveis na prática,
mas geram uma perturbação no campo de tensões e são responsáveis pela falha da
maioria dos componentes estruturais. O presente trabalho tem por objetivo estudar
o efeito de concentração de tensão em materiais compósitos. O formalismo de
Stroh é utilizado para obter a solução analítica da distribuição de tensão na borda
de furos elípticos em placas infinitas anisotrópicas sob tensões nominais aplicados
genéricas no plano. A teoria clássica dos laminados é aplicada para obter
propriedades equivalentes de laminados simétricos de tal forma que o mesmo
possa ser considerado uma placa ortotrópica homogênea de rigidez equivalente.
Os critérios de Tsai-Wu, Puck e LaRC05 são estudados pelos seus destacados
desempenhos no WWFE (World-Wide Failure Exercise) e aplicados a diversas
condições de carregamentos para furos circulares e elípticos para diferentes
laminados. O estado multiaxial da distribuição de tensões na borda do furo
causado pelo efeito da espessura é estudado analiticamente considerando a
hipótese limite de deformação plana. A análise de placas finitas é realizada
utilizando o software comercial de elementos finitos ANSYS considerando-se
tensão plana para comparar soluções aproximadas para as mesmas encontradas na
literatura. Por último, um estudo com base na micromecânica utilizando o modelo
de Halpin-Tsai para estimar as propriedades de uma lâmina em função da fração
volumétrica das fibras é apresentado para avaliar a importância da mesma na
concentração de tensão. / [en] Notches and abrupt geometry variations are unavoidable in practice, but
they result in stress field irregularities and are the reason for failure in majority of
structural components. The aim of the present work is to study stress
concentration on composite materials. To accomplish, the Stroh formalism is
introduced to obtain the analytical solution of the stress distribution around the
border an elliptical hole in an infinity plate subjected to general in-plane applied
nominal stresses. The classical laminate theory is used to obtain equivalent
properties of symmetric laminates since it could be modeled as a homogeneous
plate with equivalent stiffness. Tsai-Wu, Puck and LaRC05 criteria are discussed
in detail and applied for different load conditions for laminate plates with circular
and elliptical holes. The multiaxial stress distribution along the hole border caused
by the thickness effect is studied using the plane strain hypothesis. Finite plates
are analyzed using the commercial finite element package ANSYS considering
plane stress hypothesis to compare the approximation solutions available in
literature. At last, a micromechanics based approach using the Halpin-Tsai model
to estimate the lamina mechanical properties according to the fiber volumetric
fraction is presented to evaluate its influence on stress concentration.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:27721 |
| Date | 20 October 2016 |
| Creators | LUCAS LISBOA VIGNOLI |
| Contributors | JAIME TUPIASSU PINHO DE CASTRO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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