Analysis by Numerical Simulation of Composite Material Subjected to Impact

Composite materials are of the utmost importance for the aeronautical industry. Therefore, the knowledge of its properties and their behavior towards mechanical loads are crucial to implement them in aeronautical projects. When subjected to impact, composite materials may suffer of the delamination phenomenon (two composite laminates separate at the interface), thus, a structural failure of the component or the structure may occur. Through acoustic elasticity, it is possible to develop analytic models that relate variables such as stress and propagation velocity, which is fundamental to understand the behavior of the mechanic wave throughout the material. The use of the commercial software ANSYS® made possible numerical impact simulations on a beam made of composite materials, in order to identify and quantify delamination. It was also proved that the different properties among the materials that make up the composite material influence delamination. Because the bigger the acoustic impedance difference, the lower the traction force will be on the materials’ interface.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Os materiais compósitos são de suma importância para a indústria aeronáutica. Com isso, o conhecimento de suas propriedades e de seu comportamento perante solicitações mecânicas são cruciais para implementá-los em projetos aeronáuticos. Quando submetido a impacto, o compósito pode sofrer com o fenômeno da delaminação (dois laminados de compósito se separam na interface), e assim pode ocorrer falha estrutural do componente ou da estrutura. Através da acustoelasticidade é possível desenvolver modelos analíticos que relacionam variáveis como tensão e velocidade de propagação, e isso é fundamental para conhecer o comportamento da onda mecânica dentro do material. Com o software comercial ANSYS®, foi possível fazer simulações numéricas de impacto em uma viga feita em material compósito, a fim de identificar e quantificar a delaminação. Ficou provado também que a diferença de propriedades entre os materiais que formam o compósito influenciam na delaminação, pois quanto maior a diferença (impedância acústica), menor é a força de tração na interface dos materiais