Estruturas sanduíche possuem aplicações em diferentes áreas, tais como as indústrias: automotiva, naval, aeronáutica e moveleira. As razões da sua utilização vão desde a elevada eficiência estrutural até o baixo custo. Na indústria automotiva, elas são usadas em veículos convencionais, bem como em esportivos de alto desempenho. Uma alternativa de baixo custo são estruturas sanduíche com núcleos feitos em papel celulose e faces em materiais compostos termoplásticos. Alguns automóveis utilizam esses materiais em componentes com forma plana ou pequenas curvaturas. Os principais objetivos de usá-los são a redução do peso, o aumento da reciclabilidade e o projeto multifuncional (funções ambiental, estética, acústica, térmica e estrutural, simultaneamente). No entanto, uma das dificuldades que surge no projeto destes componentes é a previsão do comportamento estrutural, uma vez que tais materiais são difíceis de caracterizar experimentalmente. Assim, neste trabalho, são apresentados alguns métodos para avaliar as propriedades elásticas de sanduíches com núcleo hexagonal (estrutura colméia) e senoidal em papel e faces em não-tecido de polipropileno com fibras de vidro. As propriedades elásticas equivalentes longitudinais do núcleo são obtidas através de um modelo de elementos finitos de viga, que é validado com um método analítico para células hexagonais. Quanto às propriedades transversais, é utilizado um procedimento experimental, onde os núcleos com células senoidais são testados em uma máquina de tração. Neste caso, as dimensões das células são alteradas, bem como as gramaturas dos papéis. As propriedades equivalentes das faces são obtidas através de um modelo de elementos finitos planos. / Sandwich structures are used in various areas of application such as the automotive, marine, aeronautical and furniture industries. The reasons for their use
range from the high structural efficiency to low cost. In the automotive industry, they
are used in conventional vehicles as well as in high-end sports cars. An alternative of low-cost structures is that of cores made of cellulose paper and faces of thermoplastic composites. Some vehicles already use these materials in parts with flat shape or with small curvatures. The main purposes of using them are the reduction of the total weight of the vehicle, the increase of recyclability and the multifunctional design (environmental, aesthetic, acoustic, thermal and structural functions simultaneously). However, one of the difficulties that arises in the design of these components is the prediction of their structural behavior, since such materials are difficult to characterize. So, this work presents some methods to assess the elastic properties of sandwich cores composed of hexagonal (honeycomb) and sinusoidal cells of Testliner paper and faces of polypropylene/fiberglass nonwoven. The in-plane equivalent elastic properties of the core are obtained through a numerical finite element beam model, which is validated with an analytical method for hexagonal cells. For the out-of-plane equivalent properties, an experimental procedure is carried on, where sinusoidal cell cores are tested on a traction machine. In this case, the dimensions of the cell are changed, as well as the grammages of the papers. The equivalent elastic properties of the face are obtained through a numerical plane finite element model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/365 |
| Date | 29 February 2012 |
| Creators | Trombin, Marcio dos Santos |
| Contributors | Luersen, Marco Antonio |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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