Desenvolvimento de um painel sandwich para a indústria aeronáutica

Abstract

As estruturas sandwich actualmente encontram um largo emprego industrial. De entre as vantagens apresentadas por esses materiais podem-se destacar a baixa densidade e altas resistência mecânica e rigidez. Neste trabalho foi desenvolvido um trabalho de fabrico e caracterização mecânica, bem como de cálculo no domínio elástico e até à rotura de múltiplos painéis com diferentes núcleos de microesferas ocas de vidro e lâminas de fibras de carbono. Foram desenvolvidos modelos analíticos especializados para cálculos de elasticidade linear e modelos numéricos para análise dos diferentes tipos de vigas sandwich testadas em flexão em três pontos. Estes modelos contribuem para uma melhor percepção dos fenómenos de deformação envolvidos. Realizaram-se estudos de impacto a baixa velocidade a diferentes painéis de forma a ser possível avaliar e comparar a energia absorvida por cada um, podendo assim, melhorar a melhor combinação entre os materiais que formam a estrutura sandwich. O presente trabalho contribui para o estabelecimento de parâmetros de projecto e análise deste tipo de estruturas. Este estudo permitiu aumentar o nível de compreensão destas estruturas, de modo a melhorar o seu fabrico com vista a uma maior capacidade de carga e maior resistência ao impacto. De forma a complementar o estudo, apresenta-se o desenvolvimento de um perfil alar, com uma estrutura sandwich, com um design estrutural diferente do usual.

ABSTRACT: Sandwich structures are currently widely used in industries. Among the advantages of such materials are their low density and great mechanical resistance and stiffness. Work has been developed regarding the manufacturing process and the mechanical characterization as well as the calculus within the domain of elasticity and within the rupture of multiple panels with different nuclei of hollow glass micro-spheres and carbon fibre blades. Analytical models specifically designed for the calculi of linear elasticity and numerical models for the analysis of the different types of sandwich beams tested on three-point flexion have been developed. These models contribute to a better perception of the phenomena of deformation involved. Studies were made regarding the impact at low velocity on different panels so as to make it possible to assess and compare the energy absorbed by each one, thus allowing for an improvement in the combination of materials which form the sandwich structure. This research contributes to the establishing of project and analysis parameters for this type of structures. This study enabled an increase in the level of understanding of these structures. This makes it possible to improve their manufacturing and consequently attain a greater loading capacity and greater resistance to impact. In order to complement the study, the development of an alar profile with a sandwich structure and with a different structural design is presented.