Um modelo numerico para analise de estruturas de materiais compostos considerando efeitos viscoelasticos e falhas progressivas

Abstract

Neste trabalho apresentam-se pocedimentos para análise não linear de estruturas de materiais compostos laminados reforçados por fibras. A formulação é baseada em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total, que permite o tratamento de deslocamentos arbitrariamente grandes com pequenas deformações, utilizando elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. As estruturas são consideradas como submetidas a cargas mecânicas e a ações de temperatura e de umidade. O material é suposto elástico linear com propriedades dependentes, ou não, dos valores da temperatura e da concentração de umidade, ou viscoelástico linear com uma relação constitutiva em integral hereditária , e com comportamento higrotermo-reologicamente simples. As lâminas são consideradas como sujeitas a falhas, as quais são detectadas através de critérios macroscópicos, baseados em tensões ou em deformações. As equações não lineares de equilíbrio são resolvidas através de procedimentos iterativos e as deformações dependentes do tempo são avaliadas pelo método das variáveis de estado. Diversos exemplos numéricos de estruturas submetidas à flexão, flambagem elástica e viscoelástica e falhas são apresentados.

This work presents procedures for nonlinear analysis of laminated composite materiaIs reinforced by fibers. The formulation is based on a Total Lagrangean incremental description which allows the treatment of arbitrarily large displacements and small strains, using three-dimensional degenerated finite elements derived for the shell analysis. The structures are considered as subjected to mechanics, thermal and hygroscopic loads. The material is considered as linear elastic with mechanical properties dependent, or not, of the temperature and moisture concentration, or linear viscoelastic with a constitutive relation defined by a hereditary integral and with hygrothermal-rheologically simple behavior. The layers can be subjected to , failures, which are detected by macroscopic failure cri teria based on stress or strain components. The nonlinear equilibrium equations are solved by iterative procedures and the time dependent strains'are determined by a'state' variables apprdach. Several numerical examples of structures subjected to bending, elastic and viscoelastic buckling and failures are presented.