Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/31690
Type: Tese
Title: Efeito de spring-back em compósitos curvos : uma análise estatística multivariável
Authors: Gláucio Carley Pereira
First Advisor: Antônio Ferreira Ávila
First Referee: Volnei Tita
Second Referee: Jánes Landre Júnior
Third Referee: Maria Irene Yoshida
metadata.dc.contributor.referee4: Jose Eduardo Mautone Barros
Abstract: Este trabalho investiga o efeito de spring-in em função do tempo de compósitos em L. O efeito de spring-in representa a deformação angular medida imediatamente após a fabricação de um compósito curvo, mas ao longo do tempo, essa deformação varia. O principal objetivo desse estudo é reclassificar esta deformação angular como efeito de spring-back, ou seja, como o retorno da deformação angular do spring-in ao longo do tempo. O efeito de spring-back é medido ao longo de aproximadamente 30 meses para diversas famílias de compósitos. Resultados estatísticos comprovaram que o grau de cura associado à taxa de resfriamento e à rigidez extensional tem efeito significativo sobre o spring-back. A fim de se investigar a influência das variáveis mecânicas nos efeitos de spring-in e spring-back, calculou-se as componentes das forças e momentos a partir do processamento de amostras em três diferentes taxas de resfriamento da autoclave, diferentes espessuras e várias sequências de empilhamento. Esta deformação angular variável ao longo do tempo, medida para diferentes configurações, tende a se estabilizar após aproximadamente três anos a partir da fabricação do compósito. A variação observada na deformação angular mostra dependência direta com o processo de cura residual da resina que compõe a matriz polimérica epóxi de cada amostra. Treze medidas de deformação angular foram feitas ao longo desse período de tempo, desde maio de 2015 até dezembro de 2018. As componentes de forças e momentos foram obtidas indiretamente através da Teoria Clássica de Laminação para cada configuração de família. Propôs-se um estudo estatístico utilizando: Análise de regressão multivariável paramétrica de forma linear e não linear, Modelos Aditivos Generalizados (GAM) e Modelos Random Forest. As análises feitas pela primeira abordagem estatística investigou o efeito de diversas grandezas mecânicas e físicas, bem como a variável tempo como fatores preditivos da deformação angular. As demais abordagens investigaram a influência dessas componentes de forças e momentos no efeito de spring-in e spring-back. As análises de regressão multivariável encontraram uma relação direta entre o grau de cura, espessura, rigidez e tempo como fortes influenciadores dessas deformações angulares. A análise obtida por meio da modelagem GAM e RandomForest provaram que as componentes de forças Nx e o momento Mx mostraram uma grande influência no efeito de spring-in e spring-back. Os modelos estatísticos GAM atestaram a influência das componentes das forças e momentos com precisão próxima de 90%, enquanto a Modelagem Random Forest explica a deformação angular, na média, em valores superiores a 85%.
Abstract: This work investigates the spring-in effect as a function of time in L-shaped composites. The spring-in effect represents the angular deformation measured immediately after the manufacture of a curved composite, but this deformation varies over time. The main objective of this study is to reclassify this angular deformation as a spring-back effect, that is, as the return of angular deformation of the spring-in over time. The spring-back effect is measured over approximately 30 months for several different composite families. Statistical results have shown that the degree of cure associated with the cooling rate and extensional rigidity has a significant effect on spring-back. In order to investigate the influence of mechanical variables on spring-in and spring-back effects, forces and moments components were calculated from samples processed from three different autoclave processing cooling rates, different thicknesses, and several stacking sequences. This angular deformation variable tends to stabilize after approximately three years from the manufacture of the composite. The angular deformation observed shows direct dependence on the residual curing process of the resin composing the epoxy polymer matrix of each sample. Thirteen angular deformation measurements were taken over from May 2015 to December 2018. The forces and moments components were obtained indirectly through the Classical Lamination Theory (CLT) for each configuration family. It was proposed a statistical study using: Linear and non-linear multivariable regression analysis, Generalized Additive Models (GAM) and Random forest models. Analyzes made by the first statistical approach investigated the effect of several mechanical and physical properties, as well as the time variable as predictive factors of angular deformation. The other approaches investigated the influence of these components of forces and moments on the spring-in and spring-back effect. Multivariate regression analysis found a direct relationship between degree of cure, thickness, stiffness and time as strong influencers of these angular deformations. The analysis obtained by means of the GAM and Random Forest modeling proved that the Nx force component and the Mx momentum component showed a great influence on the spring-in and spring-back effect. The GAM statistical models predicted the influence of the components of the forces and moments with accuracy close to 90%, while the Random Forest Model explains the angular deformation, on average, in values greater than 85%.
Subject: Engenharia mecânica
Estatística - Análise
Calorimetria
Compósitos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/31690
Issue Date: 30-Aug-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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