Modelo de elementos finitos para simulação de juntas sobrepostas coladas em compósitos laminados. - André Jesus (2003)
Na indústria aeronáutica é inevitável o uso de juntas coladas, rebitadas e parafusadas na união de componentes ou partes estruturais. Com o desenvolvimento de novos materiais e novas técnicas de manufatura, as juntas coladas passaram a ser mais utilizadas devido a algumas vantagens sobre as tradicionais juntas rebitadas e parafusadas, tais como: melhor distribuição das tensões na região de colagem, melhor vedação, melhor acabamento e o mais importante em aplicações aeronáuticas, menor peso. O projeto de juntas coladas é baseado em análise para a determinação das tensões normais e cisalhantes no adesivo e o campo de deslocamentos ao longo da junta. O objetivo deste trabalho é apresentar uma técnica de elementos finitos para modelagem de juntas coladas aplicável a qualquer tipo de configuração. As juntas são modeladas utilizando o programa comercial de elementos finitos MSC.Nastran. Nas simulações, os aderentes são considerados laminados de material ortotrópico, conseqüentemente a utilização de laminados assimétricos e não-balanceados são considerados. A camada de adesivo é modelada de duas maneiras: a primeira técnica assume a camada de adesivo como sendo um modelo constitutivo linear elástico e a segunda técnica assume um modelo constitutivo elasto-plástico, sendo este o modelo constitutivo da maioria dos adesivos poliméricos. Elementos de casca (CQUAD4) são utilizados para a modelagem dos aderentes e elementos sólidos (CHEXA8) na modelagem da camada de adesivo. Equações de restrição (MPC) são utilizadas para ligação dos aderentes ao adesivo proporcionando a determinação das tensões de cisalhamento txz e normal sz. A validação do modelo de junta colada tipo sobreposta é investigada pela comparação dos resultados numéricos com outras duas técnicas. Na primeira técnica, ambos os aderentes e adesivo são discretizados em elementos sólidos do Nastran, resultando num modelo completamente 3D; na segunda técnica é utilizado o programa comercial para análise estrutural de compostos ESAComp 2.2. Os resultados comparados são as distribuições de tensões normais, cisalhantes e o campo de deslocamentos ao longo da junta. Os resultados obtidos com o método proposto estão próximos do modelo 3D para todos os estudos de caso, com vantagem de ser mais simples e numericamente mais eficiente.