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Determinação de constantes elásticas de estrutura sanduíche com núcleo em papel celulose e faces em não-tecido composto

Sandwich structures are used in various areas of application such as the automotive, marine, aeronautical and furniture industries. The reasons for their use range from the high structural efficiency to low cost. In the automotive industry, they are used in conventional vehicles as well as in high...

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Autor principal:	Trombin, Marcio dos Santos
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2013
Assuntos:	Sanduíche (Construção) Elasticidade Análise estrutural (Engenharia) Papel - Indústria Celulose Método dos elementos finitos Engenharia mecânica Sandwich construction Elasticity Structural analysis (Engineering) Paper industry Cellulose Finite element method Mechanical engineering
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/365
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spelling	riut-1-3652017-07-10T21:37:21Z Determinação de constantes elásticas de estrutura sanduíche com núcleo em papel celulose e faces em não-tecido composto Trombin, Marcio dos Santos Luersen, Marco Antonio Sanduíche (Construção) Elasticidade Análise estrutural (Engenharia) Papel - Indústria Celulose Método dos elementos finitos Engenharia mecânica Sandwich construction Elasticity Structural analysis (Engineering) Paper industry Cellulose Finite element method Mechanical engineering Sandwich structures are used in various areas of application such as the automotive, marine, aeronautical and furniture industries. The reasons for their use range from the high structural efficiency to low cost. In the automotive industry, they are used in conventional vehicles as well as in high-end sports cars. An alternative of low-cost structures is that of cores made of cellulose paper and faces of thermoplastic composites. Some vehicles already use these materials in parts with flat shape or with small curvatures. The main purposes of using them are the reduction of the total weight of the vehicle, the increase of recyclability and the multifunctional design (environmental, aesthetic, acoustic, thermal and structural functions simultaneously). However, one of the difficulties that arises in the design of these components is the prediction of their structural behavior, since such materials are difficult to characterize. So, this work presents some methods to assess the elastic properties of sandwich cores composed of hexagonal (honeycomb) and sinusoidal cells of Testliner paper and faces of polypropylene/fiberglass nonwoven. The in-plane equivalent elastic properties of the core are obtained through a numerical finite element beam model, which is validated with an analytical method for hexagonal cells. For the out-of-plane equivalent properties, an experimental procedure is carried on, where sinusoidal cell cores are tested on a traction machine. In this case, the dimensions of the cell are changed, as well as the grammages of the papers. The equivalent elastic properties of the face are obtained through a numerical plane finite element model. Estruturas sanduíche possuem aplicações em diferentes áreas, tais como as indústrias: automotiva, naval, aeronáutica e moveleira. As razões da sua utilização vão desde a elevada eficiência estrutural até o baixo custo. Na indústria automotiva, elas são usadas em veículos convencionais, bem como em esportivos de alto desempenho. Uma alternativa de baixo custo são estruturas sanduíche com núcleos feitos em papel celulose e faces em materiais compostos termoplásticos. Alguns automóveis utilizam esses materiais em componentes com forma plana ou pequenas curvaturas. Os principais objetivos de usá-los são a redução do peso, o aumento da reciclabilidade e o projeto multifuncional (funções ambiental, estética, acústica, térmica e estrutural, simultaneamente). No entanto, uma das dificuldades que surge no projeto destes componentes é a previsão do comportamento estrutural, uma vez que tais materiais são difíceis de caracterizar experimentalmente. Assim, neste trabalho, são apresentados alguns métodos para avaliar as propriedades elásticas de sanduíches com núcleo hexagonal (estrutura colméia) e senoidal em papel e faces em não-tecido de polipropileno com fibras de vidro. As propriedades elásticas equivalentes longitudinais do núcleo são obtidas através de um modelo de elementos finitos de viga, que é validado com um método analítico para células hexagonais. Quanto às propriedades transversais, é utilizado um procedimento experimental, onde os núcleos com células senoidais são testados em uma máquina de tração. Neste caso, as dimensões das células são alteradas, bem como as gramaturas dos papéis. As propriedades equivalentes das faces são obtidas através de um modelo de elementos finitos planos. 2013-01-23T16:19:20Z 2013-01-23T16:19:20Z 2012-02-29 masterThesis TROMBIN, Marcio dos Santos. Determinação de constantes elásticas de estrutura sanduíche com núcleo em papel celulose e faces em não-tecido composto. 2012. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2012. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/365 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
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description	Sandwich structures are used in various areas of application such as the automotive, marine, aeronautical and furniture industries. The reasons for their use range from the high structural efficiency to low cost. In the automotive industry, they are used in conventional vehicles as well as in high-end sports cars. An alternative of low-cost structures is that of cores made of cellulose paper and faces of thermoplastic composites. Some vehicles already use these materials in parts with flat shape or with small curvatures. The main purposes of using them are the reduction of the total weight of the vehicle, the increase of recyclability and the multifunctional design (environmental, aesthetic, acoustic, thermal and structural functions simultaneously). However, one of the difficulties that arises in the design of these components is the prediction of their structural behavior, since such materials are difficult to characterize. So, this work presents some methods to assess the elastic properties of sandwich cores composed of hexagonal (honeycomb) and sinusoidal cells of Testliner paper and faces of polypropylene/fiberglass nonwoven. The in-plane equivalent elastic properties of the core are obtained through a numerical finite element beam model, which is validated with an analytical method for hexagonal cells. For the out-of-plane equivalent properties, an experimental procedure is carried on, where sinusoidal cell cores are tested on a traction machine. In this case, the dimensions of the cell are changed, as well as the grammages of the papers. The equivalent elastic properties of the face are obtained through a numerical plane finite element model.
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