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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3763-8708
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação numérica e experimental de insertos cerâmicos em materiais compósitos
Alternate title (s): numerical and experimental evaluation of ceramic inserts in composite materials
Author: De Negreiros Barjud, Juliano
First Advisor: Verson, Giuliano Gardolinsk
First member of the Committee: Zuquete Guarato, Alexandre
Second member of the Committee: Pablo Reis, Ruham
Summary: Este artigo tem como objetivo determinar os prós e os contras do uso de insertos de cerâmica em componentes de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) com relação ao comportamento térmico e mecânico. Sabe-se que, para essas aplicações, a diferença entre o coeficiente de expansão da peça de CFRP e o inserto metálico gera tensões térmicas que podem reduzir a vida útil desses componentes devido à fadiga e/ou introduzir falhas locais que reduzem a eficiência dos pontos de introdução de carga. Além disso, os insertos metálicos são suscetíveis à corrosão eletroquímica quando em contato com peças de CFRP. Como os materiais cerâmicos são inertes a esse efeito e têm um coeficiente de expansão semelhante ao dos componentes de CFRP, propõe-se uma avaliação do comportamento mecânico dos insertos cerâmicos sob carga mecânica e térmica. Foi proposto um inserto de junta de parafuso e foram produzidos insertos de alumina, aço, alumínio e titânio. Foi proposta uma geometria simples e foram realizadas análises comparativas, tanto numéricas quanto experimentais. Os principais resultados mostraram que o desempenho das pastilhas de alumina foi melhor do que o das metálicas, tanto em altas quanto em baixas temperaturas. Foi encontrada uma boa concordância entre as abordagens numérica e experimental.
Abstract: This paper aims to determine the pros and cons of using ceramic inserts on carbon fibrereinforced plastics (CFRP) components with respect to thermal and mechanical behavior. It is well known that, for such applications, the difference between the coefficient of expansion of the CFRP part and the metallic insert generates thermal stresses that can reduce the lifespan of these components due to fatigue and/or introduce local failures that reduce the efficiency of load introduction points. Furthermore, metallic inserts are susceptible to electrochemical corrosion when in contact with CFRP parts. Since ceramic materials are inert to this effect and have a similar coefficient of expansion to CFRP components, an evaluation of the mechanical behavior of ceramic inserts is proposed under mechanical and thermal loading. A bolt-joint insert is proposed, and alumina, steel, aluminum, and titanium inserts were produced. Simple geometry was proposed and comparative analyses, both numerical and experimental, were performed. Key results have shown that the performance of alumina inserts was better than the metallic ones under both high and low temperatures. Good agreement was found between the numerical and experimental approaches.
Keywords: Bolt joints in composites, Ceramic inserts, Metallic inserts, Thermal stresses, Inserts niche application
: Juntas de parafusos em compósitos, insertos de cerâmica, insertos metálicos, tensões térmicas, aplicação de nicho de insertos.
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::ESTRUTURAS AEROESPACIAIS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: BARJUD, Juliano de Negreiros. AVALIAÇÃO NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DE INSERTOS CERÂMICOS EM MATERIAIS COMPÓSITOS. 2022. 47 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43781
Date of defense: 1-Dec-2023
Appears in Collections:TCC - Engenharia Aeronáutica

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