Tópicos de Pesquisa. Prof. Maurício Vicente Donadon Instituto Tecnológico de Aeronáutica Departamento de Engenharia Aeroespacial

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Carla Brandt Bentes
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1 Tópicos de Pesquisa Prof. Maurício Vicente Donadon Instituto Tecnológico de Aeronáutica Departamento de Engenharia Aeroespacial 1

2 Aplicação de Compósitos em Asa Alongada 2

3 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 3

4 Modos de falha tipicos observados em compósitos Falha Intralaminar Falha Interlaminar 4

5 Caracterização do tenacidade à fratura interlaminar em laminados compósitos DCB-ASTM D a 4 ENF - MERL MMB - ASTM D

6 Caracterização do tenacidade à fratura interlaminar em laminados compósitos 6

02 0 Preparação CDPs 30 20 10 0-10 0 2 4 6 8 10 12 Deslocamento (mm) -0.02-0.04-0.06-0.08-0.1-0.12-0.14-0.

7 G(N/mm) Carga (N) Marcador de Trinca (mm/mm) Instituto Tecnológico de Aeronáutica Caracterização do tenacidade à fratura interlaminar em laminados compósitos Inspeção CDPs Redução de dados (ambiente MATLAB) Preparação CDPs Deslocamento (mm) Deslocamento (mm) Ensaios Experimental G I Média G I Desvio G I (-) Desvio G I (+) Experimental G II Média G II Desvio G II (-) Desvio G II (+) a(mm) 7

8 G Ic (kj/m 2 ) Instituto Tecnológico de Aeronáutica Caracterização do tenacidade à fratura interlaminar em laminados compósitos 0,7 0,6 0,5 Power Law Experimental 0,4 0,3 0,2 0, G IIc (kj/m 2 ) 8

9 Modelo de dano para prever o comportamento de junções coladas, co-coladas e obtidas via colagem secundária I II III I II III GI GII GIII 1 GIc GIIc GIIIc f i G d K 1 d i i i i ii i i 0 initiation criterion propagation criterion Kww cos Kuu sin cos Kvv sin sin I II III ww cos uu sin cos vv sin sin 2 K K K f 0 G Ic G IIc G IIIc 9

10 Load (N) Load (N) Load (N) Instituto Tecnológico de Aeronáutica Validação dos modelos de dano propostos (Regime Estático) Experimental Numerical Displacement (mm) Experimental Numerical Displacement (m) Experimental (MMB 25%) Numerical (MMB 25%) Experimental (MMB 50%) Numerical (MMB 50%) Experimental (MMB 75%) Numerical (MMB 75%) Displacement (mm) 10

11 a (mm) Da/DN (mm/cycle) Instituto Tecnológico de Aeronáutica Validação dos modelos de dano propostos (Regime Dinâmico-Fadiga) M M a B G I 2 M BEI Experimental Numerical C E E+06 2E+06 N (cycles) G I /G Ic 11

12 Validação dos modelos de dano propostos (Regime Dinâmico-Fadiga) F max F max F F F min F min 12

13 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. 13

14 Aplicação de materiais inteligentes em aeroservoelasticidade LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 14

15 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 LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 15

16 Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Viscoelasticos LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 16

17 Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Viscoelasticos z 4 1 a 2 b w 3 (3) constraining layer v 3 u 3 x (2) viscoelastic core y h 3 h 2 h 1 x y (1) base plate v 1 u 1 LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 17

18 Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos (Efeito Piezoelétrico Inverso) LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 18

Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos (Efeito Piezoelétrico Direto Shunt Circuits) Circuitos elétricos shunt ressonantes (R.L.C.) são análogos aos Absorvedores Dinâmicos de Vibração (A.

19 Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos (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. LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 19

Amplitude [db] Instituto Tecnológico de Aeronáutica Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos (Efeito Piezoelétrico Direto

20 Amplitude [db] Instituto Tecnológico de Aeronáutica Controle Passivo de Flutter em Painéis Aeronáuticos utilizando Materiais Piezoelétricos (Efeito Piezoelétrico Direto Shunt Circuits) Velocidade [Km/h] Frequência [Hz] LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 20

velocidade de flutter de painéis planos com a temperatura e fração

21 Controle Passivo de Flutter em Painéis 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 LNCA Aplicação de Materiais Inteligentes em Aeroservoelasticidade 21

22 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 22

23 Obrigado! 23

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