Análise de uma asa de aeronave rádio controlada utilizando diferentes critérios de falha de compósitos laminados

Abstract

Tendo em vista que a aplicação de materiais compósitos na indústria aeroespacial vem crescendo cada vez mais devido às vantagens que estes apresentam sobre materiais convencionais, e sabendo que dentro do atual estado da arte ainda não há um consenso há respeito da precisão das teorias aplicadas para predição das falhas desse tipo de material, é razoável que se levantem dúvidas em torno da garantia de segurança de estruturas feitas dos mais variados compósitos. Assim, o objetivo do presente trabalho consiste em utilizar o software comercial ANSYS® para realizar uma análise de elementos finitos por meio da aplicação dos critérios de falha mais conhecidos atualmente para prever as falhas de uma asa de aeromodelo feita de fibras de carbono unidirecionais (UD) impregnadas com uma resina epóxi. Os critérios de falha considerados neste estudo foram os de Tsai- Hill, Tsai-Wu, Tensão Máxima, Deformação Máxima, Hashin, Puck e LaRC03. Os resultados mostraram que dentre eles, o critério de Deformação Máxima indicou maior índice de falha e os critérios Tensão Máxima, Puck e LaRC03 se mostraram mais indicados como base para o desenvolvimento de melhorias na estrutura.

Considering that the application of composite materials in the aerospace industry has been growing steadily due to the advantages they offer over conventional materials, and recognizing that within the current state of the art there is still no consensus regarding the accuracy of theories applied to predict failures in this type of material, it is reasonable to raise doubts about the safety assurance of structures made from various composites. Thus, the objective of this present work is to use the commercial software ANSYS® to perform a finite element analysis by applying the most well-known failure criteria currently available to predict failures in a model airplane wing made of unidirectional (UD) carbon fibers impregnated with epoxy resin. The failure criteria considered in this study were Tsai-Hill, Tsai-Wu, Maximum Stress, Maximum Strain, Hashin, Puck and LaRC03. The results showed that among them, the Maximum Deformation criteria indicated a higher failure rate and the Maximum Stress, Puck and LaRC03 criteria were more suitable as a basis for developing improvements in the structure.