Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/45182| Type: | Dissertação |
| Title: | Validação de modelo de elementos finitos para análise de juntas coladas como alternativa às análises experimentais |
| Authors: | Thaiane Oliveira Toscano Ximenes |
| First Advisor: | Antônio Ferreira Ávila |
| First Referee: | Alexandre Queiroz Bracarense |
| Second Referee: | Almir Silva Neto |
| Third Referee: | Rudolf Huebner |
| Abstract: | As juntas coladas são cada vez mais utilizadas como alternativa aos métodos de fixação tradicionais. Porém, uma das principais desvantagens desse tipo de fixação é relacionado à dificuldade na realização de análises experimentais devido ao custo e o tempo desprendido. Nesse sentido, o presente trabalho propõe a validação de uma metodologia para realizar análise de juntas coladas por elementos finitos. Para isso, o trabalho foi realizado em duas etapas. A primeira, para validação do método, onde utilizou-se como base modelos teóricos existentes e foram obtidos resultados com uma variação de apenas 0, 34% em relação ao modelo de base, mostrando que o script utilizado funcionava de maneira adequada. Ainda nesta etapa, considerando a grande possibilidade da existência de algum tipo de dano durante a fabricação da junta colada, o script foi testado para uma junta com dano para se obter um aumento da tensão máxima de Von Mises na região da falha. Como resultado, foi obtido um aumento de 38%, mostrando, mais uma vez, a eficácia do modelo. Na segunda etapa, foi aplicado o script ao modelo de uma junta colada real, onde foi feito um estudo comparativo com resultados obtidos experimentalmente. Foram utilizados dois modelos, um com substrato de alumínio e um segundo com substrato de fibra de carbono. Além dessa condição, foram também analisadas amostras acrescidas de grafeno e submetidas a envelhecidos através de exposição à luz UV. Os resultados mostraram compatibilidade com os resultados experimentais por meio de duas análises. A primeira mostrou que, assim como nos resultados experimentais, as amostras que utilizaram fibra de carbono conseguiram suportar uma carga de aproximadamente 9% a mais do que as amostras que utilizaram substrato de alumínio. Já a segunda análise observou o comportamento das amostras que utilizaram grafeno e que foram submetidas a um envelhecimento por luz UV em comparação às amostras padrão, sem grafeno e sem envelhecimento. Como conclusão desta etapa, foram analisadas as distribuições de tensão das juntas obtidas através da análise de elementos finitos, onde foi possível observar que a região crítica da falha está compatível com a solução analítica, ou seja, se encontra na região de singularidade. |
| Abstract: | Bonded joints are increasingly used as an alternative to traditional fastening methods. However, one of its main disadvantages is the experimental analysis due to cost and required time. This work aims to validate a methodology to perform finite element analysis of bonded joints. For this purpose, this work was carried out in two stages. The first one to validate the method used the existing theoretical models as a reference and obtained the results with a slight variation of 0.34%, demonstrating that the script worked properly. Additionally, considering that damages in bonded joints are very likely during its manufacturing, the script was tested for a damaged bonded joint to obtain an increase in the maximum Von Mises stress in the region of the failure. As a result, an increase of 38% was obtained, demonstrating again the effectiveness of the model. In the second stage, the script was applied to the model of an actual bonded joint, where a comparative study was carried out concerning the results obtained experimentally. Two models were used, one with an aluminum substrate and one with a carbon fiber substrate, both aged or not through exposure to UV light and with or without graphene. The results demonstrated compatibility with the experimental results, based on two analyses. The first one proved that the samples that used carbon fiber could withstand a load of approximately 9% more than the samples that used aluminum substrate, results that are compatible with the ones obtained experimentally. The second analysis studied the behavior of samples that used graphene and were aged through exposure to UV light, compared to standard samples, without graphene and aging. As a conclusion, the stress distributions of the joints obtained through the analysis of finite elements were analyzed, where it was possible to observe that the critical region of the failure is compatible with the analytical solution, i.e., it is in the region of singularity. |
| Subject: | Engenharia mecânica Juntas (Engenharia) Método dos elementos finitos 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/1843/45182 |
| Issue Date: | 21-Feb-2022 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Dissertação Thaiane Ximenes_25_04_22.pdf | 6.66 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.