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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35303| Título: | Análise de estruturas celulares regulares submetidas a cargas de impacto |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of regular cellular structures under impact loading |
| Autor(es): | Sviech, Felipe Aragão |
| Orientador(es): | Luersen, Marco Antônio |
| Palavras-chave: | Estruturas em favo de mel Materiais - Propriedades mecânicas Método dos elementos finitos Honeycomb structures Materials - Mechanical properties Finite element method |
| Data do documento: | 30-Nov-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SVIECH, Felipe Aragão. Análise de estruturas celulares regulares submetidas a cargas de impacto. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Estruturas tipo honeycomb são extensamente estudadas como absorvedores de impacto e muitos trabalhos podem ser encontrados na literatura. Apesar disso, devido à grande variedade de aplicabilidade e também diferentes possibilidades de geometrias e de materiais, o campo de pesquisa ainda é bastante ativo. A baixa densidade somada à boa rigidez dessas estruturas permite aos painéis de honeycomb absorverem uma quantidade bastante considerável de energia através de deformação plástica. Isso torna os núcleos honeycomb extremamente atraentes para soluções de engenharia para uma grande diversidade de aplicações industriais, apesar de apresentarem um custo relativamente alto em relação à absorvedores de geometria mais simples, como tubos ou caixas. Por isso, é importante compreender o comportamento da estrutura de forma bastante clara e detalhada. Neste contexto está inserido o presente trabalho, cujo objetivo é estudar, utilizando modelagem por elementos finitos através de um software comercial, o comportamento de honeycombs submetidas a cargas de impacto no seu plano de extensão. Primeiramente, é investigada a influência do formato das células dos núcleos para, em sequência, estudar a influência do tamanho das células. Finalmente, é realizado um estudo dos núcleos sob diferentes velocidades de impacto e analisado o mecanismo de falha das estruturas. É observado um comportamento diferente dos núcleos em diferentes velocidades de impacto, tanto em quesito de redução da força do impacto quanto em absorção de energia cinética. Há um aumento expressivo na eficiência de absorção de energia dos núcleos com o aumento da velocidade e são identificados dois comportamentos diferentes com relação à força transmitida à base da estrutura. O aumento do tamanho de célula se mostrou uma ferramenta interessante para reduzir a força do impacto e aumentar o comprimento útil das estruturas simuladas. Através de uma normalização dos parâmetros de comparação nas estruturas, é inferido que a estrutura hexagonal com ângulo de abertura de 15 graus mostrou o melhor comportamento para as velocidades simuladas. |
| Abstract: | Honeycomb-like structures are extensively studied as impact absorbers and many studies can be found in the literature. Despite this, due to the great variety of applicability of the structures and also its different possibilities of geometries and materials, the research field is still very active. The low density added to the high rigidity of these structures allows the honeycomb panels to absorb a considerable amount of energy through plastic deformation. This makes honeycomb cores extremely attractive for engineering solutions for a wide range of industrial applications, despite being relatively expensive compared to simpler geometry absorbers such as tubes or housings. Therefore, it is important to understand the behavior of the structure in a very clear and detailed way. In this context, the present work is inserted, whose objective is to study, using finite element modeling through commercial software, the behavior of honeycombs subjected to impact loads in their extension plane. First, the influence of the shape of the cells of the nuclei is investigated to, in sequence, study the influence of the size of the cells. Finally, a study of the cores under different impact velocities is carried out and the failure mechanism of the structures analyzed. A different behavior of the cores is observed at different impact speeds, both in terms of impact force reduction and kinetic energy absorption. There is a significant increase in the energy absorption efficiency of the cores with increasing speed and two different behaviors are identified in relation to the force transmitted to the base of the structure. Increasing the cell size proves to be an interesting tool to reduce the impact force and increase the useful length of the simulated structures. Through a normalization of the comparison parameters in the structures, it is inferred that the hexagonal structure with an opening angle of 15 degrees showed the best behavior for the simulated velocities. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35303 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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