[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES
[pt] O emprego de materiais compósitos em estruturas tem ganhado importância na prática da engenharia devido às suas características de alta resistência mecânica, baixa densidade e boa estabilidade a efeitos térmicos. Uma das classes de compósitos, a de laminados fibrosos, pode ser utilizada em t...
Main Author: | |
---|---|
Other Authors: | |
Language: | pt |
Published: |
MAXWELL
2006
|
Subjects: | |
Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.9239 |
id |
ndltd-puc-rio.br-oai-MAXWELL.puc-rio.br-9239 |
---|---|
record_format |
oai_dc |
spelling |
ndltd-puc-rio.br-oai-MAXWELL.puc-rio.br-92392019-06-18T03:26:16Z[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES [pt] UMA FORMULAÇÃO DE ELEMENTOS FINITOS AXISSIMÉTRICOS PARA ANÁLISE DE TUBOS LAMINADOS EM MATERIAIS COMPÓSITOS GUILHERME PINTO GUIMARAES[pt] ELEMENTOS FINITOS[en] FINITE ELEMENTS[pt] ESTRUTURA LAMINADA[en] LAMINATED STRUCTURE[pt] MODELO AXISSIMETRICO[en] AXISYMMETRIC MODEL[pt] O emprego de materiais compósitos em estruturas tem ganhado importância na prática da engenharia devido às suas características de alta resistência mecânica, baixa densidade e boa estabilidade a efeitos térmicos. Uma das classes de compósitos, a de laminados fibrosos, pode ser utilizada em tubulações sujeitas às diversas formas de carregamentos, como pressão interna e/ou externa, tração longitudinal, torção, temperatura, etc. O presente Trabalho tem por objetivo propor, implementar e testar a formulação de um modelo de elemento finito axissimétrico, para a representação do comportamento de um tubo laminado por camadas de materiais compósitos fibrosos. A modelagem consiste em representar a seção geratriz de um tubo cilíndrico por um elemento quadrilateral de quatro nós, com três graus de liberdade por nó, com os deslocamentos nodais tomados em relação aos eixos de um sistema cilíndrico de coordenadas. Considera-se a perfeita adesão das camadas, garantindo a continuidade do campo de deslocamentos. Modelos constitutivos de materiais com o comportamento ortotrópico e/ou o transversalmente isotrópico foram implementados, obtendo-se respostas para os campos de deslocamentos, de deformações e de tensões atuantes. Na validação do modelo numérico, considerou-se a comparação de seus resultados com os de soluções analíticas, disponíveis na literatura, e aqueles fornecidos por um programa comercial de elementos finitos, empregando o modelo com elementos sólidos. Foram propostos, para os testes em ambos os casos, exemplos de laminados com uma a quatro camadas, com fibras orientadas em diferentes ângulos. Destas comparações, verifica-se uma boa convergência das soluções numéricas obtidas com o presente modelo, representativo das principais características cinemáticas da classe de problemas representada.[en] The use of composite materials in structures has grown in the engineering practice due to its characteristics, of high strength, low density and a good stability to thermal effects. A class of composites, the fibrous laminates, is generally used in tubes subjected to many types of loadings as internal and/or external pressure, traction, torsion, temperatures, etc. This work has the objectives to propose, implement and test an axisymmetric finite element model formulation that represents the mechanical behavior of a fibrous laminated composite tube. Modeling consists in representing the cylindrical tube generating section by a quadrilateral element with four nodes and three degrees-of-freedom per node, with three nodal displacements defined in a cylindrical coordinate system. Layers are considered perfectly bonded together, assuring continuity between elements on the displacement fields. Orthotropic and/or transverse isotropic constitutive material models were implemented, allowing solutions for displacement, strain and stress fields. In the element numerical model validation, result comparisons with those from analytical solutions available on literature and those from the use of layered solid elements in a commercial finite element program were considered. Some examples, considering one to four layers, with different fiber angles, were proposed for model testing. It is noted a good numerical convergence for the presenting model solutions which represent the main kinematic characteristics for this class of problems.MAXWELLCARLOS ALBERTO DE ALMEIDA2006-11-06TEXTOhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@2http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.9239pt |
collection |
NDLTD |
language |
pt |
sources |
NDLTD |
topic |
[pt] ELEMENTOS FINITOS [en] FINITE ELEMENTS [pt] ESTRUTURA LAMINADA [en] LAMINATED STRUCTURE [pt] MODELO AXISSIMETRICO [en] AXISYMMETRIC MODEL |
spellingShingle |
[pt] ELEMENTOS FINITOS [en] FINITE ELEMENTS [pt] ESTRUTURA LAMINADA [en] LAMINATED STRUCTURE [pt] MODELO AXISSIMETRICO [en] AXISYMMETRIC MODEL GUILHERME PINTO GUIMARAES [en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
description |
[pt] O emprego de materiais compósitos em estruturas tem ganhado
importância na prática da engenharia devido às suas
características de alta
resistência mecânica, baixa densidade e boa estabilidade a
efeitos térmicos.
Uma das classes de compósitos, a de laminados fibrosos,
pode ser utilizada em
tubulações sujeitas às diversas formas de carregamentos,
como pressão interna
e/ou externa, tração longitudinal, torção, temperatura,
etc. O presente Trabalho
tem por objetivo propor, implementar e testar a formulação
de um modelo de
elemento finito axissimétrico, para a representação do
comportamento de um
tubo laminado por camadas de materiais compósitos
fibrosos. A modelagem
consiste em representar a seção geratriz de um tubo
cilíndrico por um elemento
quadrilateral de quatro nós, com três graus de liberdade
por nó, com os
deslocamentos nodais tomados em relação aos eixos de um
sistema cilíndrico
de coordenadas. Considera-se a perfeita adesão das
camadas, garantindo a
continuidade do campo de deslocamentos. Modelos
constitutivos de materiais
com o comportamento ortotrópico e/ou o transversalmente
isotrópico foram
implementados, obtendo-se respostas para os campos de
deslocamentos, de
deformações e de tensões atuantes. Na validação do modelo
numérico,
considerou-se a comparação de seus resultados com os de
soluções analíticas,
disponíveis na literatura, e aqueles fornecidos por um
programa comercial de
elementos finitos, empregando o modelo com elementos
sólidos. Foram
propostos, para os testes em ambos os casos, exemplos de
laminados com uma
a quatro camadas, com fibras orientadas em diferentes
ângulos. Destas
comparações, verifica-se uma boa convergência das soluções
numéricas obtidas
com o presente modelo, representativo das principais
características cinemáticas
da classe de problemas representada. === [en] The use of composite materials in structures has grown in
the engineering
practice due to its characteristics, of high strength, low
density and a good
stability to thermal effects. A class of composites, the
fibrous laminates, is
generally used in tubes subjected to many types of
loadings as internal and/or
external pressure, traction, torsion, temperatures, etc.
This work has the
objectives to propose, implement and test an axisymmetric
finite element model
formulation that represents the mechanical behavior of a
fibrous laminated
composite tube. Modeling consists in representing the
cylindrical tube generating
section by a quadrilateral element with four nodes and
three degrees-of-freedom
per node, with three nodal displacements defined in a
cylindrical coordinate
system. Layers are considered perfectly bonded together,
assuring continuity
between elements on the displacement fields. Orthotropic
and/or transverse
isotropic constitutive material models were implemented,
allowing solutions for
displacement, strain and stress fields. In the element
numerical model validation,
result comparisons with those from analytical solutions
available on literature and
those from the use of layered solid elements in a
commercial finite element
program were considered. Some examples, considering one to
four layers, with
different fiber angles, were proposed for model testing.
It is noted a good
numerical convergence for the presenting model solutions
which represent the
main kinematic characteristics for this class of problems. |
author2 |
CARLOS ALBERTO DE ALMEIDA |
author_facet |
CARLOS ALBERTO DE ALMEIDA GUILHERME PINTO GUIMARAES |
author |
GUILHERME PINTO GUIMARAES |
author_sort |
GUILHERME PINTO GUIMARAES |
title |
[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
title_short |
[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
title_full |
[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
title_fullStr |
[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
title_full_unstemmed |
[en] AN AXISYMMETRIC FINITE ELEMENT FORMULATION FOR THE ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE TUBES |
title_sort |
[en] an axisymmetric finite element formulation for the analysis of laminated composite tubes |
publisher |
MAXWELL |
publishDate |
2006 |
url |
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9239@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.9239 |
work_keys_str_mv |
AT guilhermepintoguimaraes enanaxisymmetricfiniteelementformulationfortheanalysisoflaminatedcompositetubes AT guilhermepintoguimaraes ptumaformulacaodeelementosfinitosaxissimetricosparaanalisedetuboslaminadosemmateriaiscompositos |
_version_ |
1719206779899871232 |