In-plane and buckling analysis of variable angle tow composites

dc.creatorDiego Magela Lemos
dc.date.accessioned2021-09-13T17:07:56Z
dc.date.accessioned2025-09-08T22:58:04Z
dc.date.available2021-09-13T17:07:56Z
dc.date.issued2021-03-03
dc.description.abstractAdvances in manufacturing techniques have allowed more flexibility to the design and new possibilities to apply composites materials in lightweight structures. Novel techniques such as the automated fiber placement allow the fibers to follow curvilinear paths, making possible laminate properties that vary within the laminate plane. These type of laminates are known as variable stiffness laminates or variable angle tow. In this work, the in-plane and buckling response of composite panels with variable stiffness through a spatially varying fiber orientation has been analyzed for two different boundary conditions. This work compares the outcomes of in-plane stress and critical buckling load for linear cubic fiber angle considering four aspect ratios. Manufacturing constraint has been considered in the analysis of the laminates. The finite element method has been applied to solve the system elliptic partial differential equations that govern the in-plane behavior of these panels. The Ritz method has been used to find the buckling loads for the variable stiffness panels. Results for four different aspects ratios are presented. Improvements in the buckling load of up to 18% over linear fiber angle variation were found.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/37995
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia de estruturas
dc.subjectCompósitos poliméricos
dc.subjectFlambagem (Mecânica)
dc.subjectMateriais compostos
dc.subject.otherComposite material
dc.subject.otherVariable angle tow composites
dc.subject.otherCritical buckling load
dc.subject.otherIn-plane analysis
dc.subject.otherAutomated fiber placement
dc.titleIn-plane and buckling analysis of variable angle tow composites
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Carlos Alberto Cimini Júnior
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6773795080923981
local.contributor.referee1Tulio Hallak Panzera
local.contributor.referee1Murilo Sartorato
local.contributor.referee1Marcelo Greco
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9590722515554618
local.description.resumoAvanços nas técnicas de manufatura têm permitido mais flexibilidade no projeto e novas possibilidades para aplicar materiais compósitos em estruturas leves. Novas técnicas como automated fiber placement (AFP) possibilitam que as fibras percorram caminhos curvos, sendo assim possı́vel laminados que apresentem propriedades que variam no plano do laminado. Estes tipos de laminados são conhecidos como laminados com rigidez variável ou variable angle tow (VAT). Neste trabalho, a resposta no plano e flambagem de painéis compósitos com rigidez variável por meio de uma variação espacial da orientação das fibras foi analisado para duas condições de contorno diferentes. Este trabalho compara o resultado da tensão no plano e carga crı́tica de flambagem para variações linear e cúbica do ângulo da fibra considerando quatro razões de aspecto. Restrições de manufatura foram consideradas na análise dos laminados. O método dos elementos finitos foi aplicado para resolver o sistema de equações parciais elı́pticas que governam o comportamento no plano destes painéis. O método de Ritz foi utilizado para encontrar a carga de flambagem dos painéis com rigidez variável. Resultados para quatro diferentes razões de aspecto são apresentados. Melhorias de até 18% na carga de flambagem foram encontradas em relação a variação linear da fibra.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas

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