Efeito do material da face nas propriedades mecânicas de painéis sanduíche para aplicação rodoviária

• Main Author: Garbin, Daniel Fernando
• Other Authors: Amico, Sandro Campos
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Painel sanduíche; Poliuretanos; Ensaios de materiais; Elementos finitos; Composites; Sandwich panels; Glass fiber; Mat and fabric; Polyester resin; Polyurethane foam
• Online Access: http://hdl.handle.net/10183/157831

Painéis sanduíche são largamente utilizadas em diversas aplicações de engenharia e o estudo de suas propriedades é fundamental para a ampliação de sua utilização. Neste trabalho, foram estudados painéis sanduíche com núcleo de poliuretano e faces de fibra de vidro fabricados pelo processo de laminação contínua. Na primeira configuração, as faces do painel foram fabricadas com manta de fibra de vidro e resina poliéster, com 39% de teor de vidro em massa e espessura de 1,9 mm. Na segunda configuração, as faces do painel foram fabricadas com tecido de fibra de vidro e resina poliéster, com 54% de teor de vidro em massa e espessura de 1,2 mm. Realizou-se o cálculo das propriedades mecânicas de cada compósito no programa MECH-Gcomp. As propriedades do núcleo foram retiradas, inicialmente, da literatura. Então, foi possível realizar a avaliação dos painéis pelo método dos elementos finitos utilizando elementos sólidos, comparando o comportamento dos dois tipos de painéis em relação aos carregamentos de compressão de núcleo, de compressão longitudinal e de flexão. Foram realizados ensaios nas faces isoladas e também nos painéis sanduíche completos. Para as faces, os ensaios foram de teor mássico de fibra de vidro, tração, compressão e cisalhamento Iosipescu, conforme as normas ASTM D5630, D3039/D3039M, D6641/D6641M e D7078/D7078M, respectivamente. Já para os painéis sanduíche, foram realizados os ensaios de compressão de núcleo, compressão longitudinal (edgewise) e cisalhamento do núcleo utilizando flexão, conforme as normas ASTM C365/C365M, C364/C364M e C393/C393M, respectivamente. Após os ensaios, foram calibrados os modelos do MEF, permitindo que os mesmos possam calcular outras configurações similares de painel sanduíche. Foi utilizado o programa Autodesk Simulation Composite Design para realizar a validação do ensaio de cisalhamento do núcleo. Concluiu-se que a análise de elementos finitos foi confiável em representar de forma realista o comportamento dos painéis sanduíche e a redução na espessura das faces do painel pode ser compensada com o aumento da sua resistência mecânica e rigidez por meio do aumento no teor mássico de reforço e trabalhando com a orientação do mesmo. === Sandwich panels are widely used in a variety of engineering applications and the study of their properties is fundamental for the expansion of their use. In this work, we studied sandwich panels with polyurethane core and fiberglass faces manufactured by the continuous lamination process. In the first configuration, the panel faces were made of fiberglass and polyester resin, with 39% glass content by mass and 1.9 mm thickness. In the second configuration, the panel faces were fabricated from fiberglass fabric and polyester resin, with 54% glass content by mass and 1.2 mm thickness. The mechanical properties of each composite were calculated in the MECH-Gcomp software. The properties of the core were initially taken from the literature. Then, it was possible to evaluate the panels by the finite element method using solid elements, comparing the behavior of the two types of panels in relation to the core compression loads, edgewise compression and bending. Tests were performed on the faces and also on the complete sandwich panels. For the faces, the tests were fiberglass mass content, tensile, compression and Iosipescu shear, according to ASTM D5630, D3039/D3039M, D6641/D6641M and D7078/D7078M, respectively. For sandwich panels, core compression, edgewise compression and core shear using bending tests were performed according to ASTM C365/C365M, C364/C364M and C393/C393M, respectively. After the tests, the FEM models were calibrated, allowing them to calculate other similar sandwich panel configurations. It was used Autodesk Simulation Composite Design software to validate the core shear test. It was concluded that the analysis of finite elements was reliable in realistically representing the behavior of the sandwich panels and the reduction in the thickness of the panel faces can be compensated with the increase of its mechanical resistance and stiffness by increasing the mass content of reinforcement and working with the orientation of the same.