Tópicos de Pesquisa - lnca.ita.br · 3 Instituto Tecnológico de Aeronáutica DESCRIÇÃO DO PROJETO Esse projeto é um dos projetos estruturantes que compõem a plataforma de avião

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Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Tópicos de Pesquisa

Prof. Maurício Vicente Donadon ([email protected])


Departamento de Engenharia Aeroespacial

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Aplicação de Compósitos em Asa

Alongada

LNCA – Aplicação de Compósitos em Asa Alongada

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DESCRIÇÃO DO PROJETO

Esse projeto é um dos projetos estruturantes que compõem a plataforma

de avião verde em desenvolvimento com a EMBRAER. O projeto tem

como objetivos:

(i) caracterização experimental do comportamento estático e dinâmico

(fadiga) de junções coladas, co-coladas e obtidas via colagem secundária

em estruturas de material compósito considerando efeitos

higrotermoelásticos;

(ii) formulação e implementação numérica de um modelo constitutivo de

dano para prever o comportamento das junções citadas em (i),

(iii) validação do modelo de dano proposto a níveis de coupon e

subcomponentes.

Instituições parceiras: EMBRAER, ITA


4


Modos de falha tipicos observados em compósitos

Falha Intralaminar Falha Interlaminar


5


Caracterização do tenacidade à fratura

interlaminar em laminados compósitos

DCB-ASTM D 5528-94a 4 ENF - MERL

MMB - ASTM D 6671-01


6





7


0 2 4 6 8 10 12-10

0

10

20

30

40

50

Deslocamento (mm)

Carg

a (

N)

0 2 4 6 8 10 12-0.16

-0.14

-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

Deslocamento (mm)

Marc

ador

de T

rinca (

mm

/mm

)

30 35 40 45 50 55 600.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

a(mm)

G(N

/mm

)

Experimental GI

Média GI

Desvio GI (-)

Desvio GI (+)

Experimental GII

Média GII

Desvio GII (-)

Desvio GII (+)

Inspeção CDPs

Preparação CDPs

Ensaios

Redução de dados (ambiente MATLAB)




8


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 1 2 3 4 5 6

GIIc (kJ/m2)

GIc (

kJ/m

2)

Power Law

Experimental




9


2 2 2

0 0 0

0

1

1

1

fi

I II III

I II III

I II III

Ic IIc IIIc

i i i i ii i i

initiation criterion

G G Gpropagation criterion

G G G

G d K d

1

2 2 2 2

0 0 0 0

1

2 2 2 2 2

0

cos sin cos sin sin

cos sin cos sin sin2

ww uu vv

I II III

ww uu vvf

Ic IIc IIIc

K K K

K K K

G G G

Modelo de dano para prever o comportamento de

junções coladas, co-coladas e obtidas via

colagem secundária


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Displacement (mm)

Lo

ad

(N)

0 10 20 30 40 50 60 700

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Experimental

Numerical

Displacement (m)

Lo

ad

(N)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.0050

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

Experimental

Numerical

Displacement (mm)

Lo

ad

(N)

0 5 10 150

50

100

150

200

250

300

350

Experimental (MMB 25%)

Numerical (MMB 25%)


Numerical (MMB 50%)


Numerical (MMB 75%)

Validação dos modelos de dano propostos

(Regime Estático)


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B

M

M a

N (cycles)

a(m

m)

0 500000 1E+06 1.5E+06 2E+0630

35

40

45

50

2

I

MG

BEI

GI/G

Ic

Da

/DN

(mm

/cycle

)

0.2 0.3 0.4

10-6

10-5

10-4

10-3

Experimental

Numerical

0.001

1.800

0.500

C


(Regime Dinâmico-Fadiga)


12


maxF

minF

F

maxF

minF

F


(Regime Dinâmico-Fadiga)


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Possíveis Temas de Doutorado

(i) Caracterização experimental de junções coladas em estruturas

laminadas de compósitos considerando efeitos higrotermoelásticos;

(ii) Modelagem numérica de dano interlaminar induzido por fadiga em

junções coladas aplicadas em estruturas aeronáuticas de material

compósito.


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Aplicação de materiais inteligentes

em aeroservoelasticidade

LNCA – Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade

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DESCRIÇÃO DO PROJETO

Esse projeto tem como objetivos investigar a aplicabilidade e efetividade

do uso de materiais inteligentes (piezelétricos, viscoelásticos, ligas de

memória de forma etc.) nos controles ativos e passivos para supressão de

flutter em estruturas aeronáuticas.

Instituições parceiras: ITA, UFU, EMBRAER


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Controle Passivo de Flutter em Painéis

Aeronáuticos utilizando Materiais Viscoelasticos


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Aeronáuticos utilizando Materiais Viscoelasticos


(3) constraining layer

(1) base plate

(2) viscoelastic core

1 2

34

x

y

z

a

bw

u1v1

v3

u3 x

y

h1

h2

h3

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Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos

(Efeito Piezoelétrico Inverso)


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(Efeito Piezoelétrico Direto – Shunt Circuits)


Circuitos elétricos shunt ressonantes (R.L.C.) são análogos aos

Absorvedores Dinâmicos de Vibração (A.D.V.), onde:

Indutância Massa (inércia);

Capacitância Mola (acumulador de energia);

Resistência Amortecedor (dissipador de energia).

Shunt multi-modal, usando uma única pastilha piezelétrica.

Assim, o circuito elétrico shunt deve ser “sintonizado” para amortecer os

modos de vibração desejados.

O pzt se comporta como um capacitor. Sintonizar o circuito shunt é,

portanto, encontrar:

Indutância ótima;

Resistência ótima, para os modos desejados.

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(Efeito Piezoelétrico Direto – Shunt Circuits)

50100

150200

250

1940

1945

1950

1955

1960

1965

-50

0

50

100

Frequência [Hz]

Velocidade [Km/h]

Am

plit

ude [dB

]

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Aeronáuticos utilizando Ligas de Memória de

Forma

Volume representativo de material

Variação da velocidade de

flutter de painéis planos com

a temperatura e fração

volumétrica de SMA

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Possíveis Temas de Doutorado

(i) Comportamento aeroelástico de laminados compósitos híbridos

reforçados com fibra de carbono e ligas de memória de forma;

(ii) Aplicação de circuitos elétricos shunt para controle de estabilidade

aeroelástica de placas laminadas de material compósito com camadas

viscoelásticas

(iii) Aplicação de materiais inteligentes em aeroacústica


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