Metodologia para análise de sensibilidade e valores admissíveis de projeto em base B para resistência de laminados com furos circulares

dc.creatorÂngelo Almeida Freitas
dc.date.accessioned2025-09-04T18:24:28Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:23:36Z
dc.date.available2025-09-04T18:24:28Z
dc.date.issued2025-06-23
dc.description.abstractThe increasing demand for predictions of crack behavior in composite materials has driven significant advancements in failure studies, particularly in the area of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM). Traditional methods are based on Classical Laminate Theory (CLT) and the Tsai-Wu failure criteria, which address First Ply Failure (FPF) and Last Ply Failure (LPF), including their respective failure surfaces. However, these methods rely on multiple tests, resulting in significant costs. To overcome this limitation, an approach has been developed using the longitudinal modulus E1 as a single parameter to determine the elastic properties of laminates. This methodology not only simplifies testing procedures but can also be extended to predict the strength of notched laminates under tensile (Open-Hole Tension - OHT) and compressive (Open-Hole Compression - OHC) loadings. Despite the effectiveness of this approach, it still depends on several material parameters, such as longitudinal strength F1 and fracture toughness G0, as well as geometric factors like diameter D and width W. Therefore, this study aims to develop a finite fracture mechanics model to determine failure stresses in tension and compression (OHT and OHC), comparing the obtained results with data available in the literature and identifying the limitations of the applied method. The global sensitivity of failure stress is evaluated, considering different material systems and using Sobol indices. Finally, a surrogate model based on machine learning is proposed to generate B-basis design allowable values, aiming to reduce computational costs and accelerate the analysis process. The results indicate that the most influential parameters are laminate-dependent and are mainly governed by the hole diameter.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/84875
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia de estruturas
dc.subjectMateriais laminados
dc.subjectDeformações e tensões
dc.subjectMecânica da fratura
dc.subject.otherMateriais compósitos
dc.subject.otherLaminados de furo central
dc.subject.otherTeoria dos invariantes
dc.subject.otherÍndices de sobol
dc.subject.otherModelo substituto
dc.titleMetodologia para análise de sensibilidade e valores admissíveis de projeto em base B para resistência de laminados com furos circulares
dc.title.alternativeMethodology for sensitivity analysis and B-Basis allowable design values for the strength of laminates with circular holes
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Leonardo de Paula Silva Ferreira
local.contributor.advisor1Carlos Alberto Cimini Junior
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6773795080923981
local.contributor.referee1Rodrigo Guerra Peixoto
local.contributor.referee1Maurício Vicente Donadon
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0857631543802846
local.description.resumoA crescente demanda por previsões do comportamento de trincas em materiais compósitos tem impulsionado avanços significativos nos estudos de falha, especialmente na área da Mecânica da Fratura Linear Elástica. Os métodos tradicionais fundamentam-se na Teoria Clássica de Laminados e nos critérios de falha de Tsai-Wu, que abordam a Falha da Primeira Camada e a Falha da Última Camada, incluindo suas respectivas superfícies de falha. Contudo, a necessidade de múltiplos testes associados a esses métodos resulta em altos custos e demanda significativa de mão de obra. Para contornar essa limitação, foi desenvolvida uma abordagem que utiliza o módulo longitudinal E1 como único parâmetro para determinar as propriedades elásticas dos laminados. Essa metodologia não apenas simplifica os procedimentos de teste, mas também pode ser expandida para prever a resistência de laminados entalhados sob cargas de tração e compressão. Apesar da eficácia dessa abordagem, ela ainda depende de diversos parâmetros do material, como a resistência longitudinal F1 e a tenacidade à fratura G0, além de fatores geométricos como o diâmetro D e a largura W. Assim, este estudo visa desenvolver uma modelagem em Mecânica da Fratura Finita para determinar tensões de falha em tração e compressão, comparando e identificando as limitações do método aplicado com a literatura. Também é avaliada a sensibilidade global da tensão de falha, considerando diferentes sistemas de materiais e utilizando índices de Sobol. Por fim, um modelo substituto baseado em aprendizado de máquina é proposto para gerar valores admissíveis de projeto em base B, com o intuito de reduzir os custos computacionais e acelerar o processo de análise. Os resultados indicam que os parâmetros mais influentes dependem do laminado e são governados principalmente pelo diâmetro do furo.
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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