[en] DELAMINATION AND MULTI-CRACK BEHAVIOR OF PULTRUDED GLASS FIBER-POLYMER WEB-FLANGE JUNCTIONS

[pt] DELAMINAÇÃO E COMPORTAMENTO DE MÚLTIPLA FISSURAÇÃO DE JUNÇÕES ALMA-MESA PULTRUDADAS DE POLÍMERO-FIBRA DE VIDRO

[pt] GISELE GOES CINTRA

[pt] DANO

[pt] PULTRUDADOS DE POLIMERO COM FIBRAS

[pt] JUNCOES ALMA-MESA

[pt] MULTIPLA FISSURACAO

[pt] ELEMENTOS COESIVOS

[en] DAMAGE

[en] PULTRUDED FIBER-POLYMERS

[en] WEB-FLANGE JUNCTIONS

[en] MULTIPLE CRACK BEHAVIOR

[en] COHESIVE ELEMENTS

[pt] Este trabalho visa discutir tópicos ainda não totalmente compreendidos a respeito do comportamento de compósitos pultrudados de polímero reforçado com fibras de vidro, englobando os mecanismos de falha e danos, bem como a resposta à múltipla fissuração dos compósitos. Investigações experimentais e numéricas foram conduzidas, com foco nas junções mesa-alma extraídas de variados tipos de perfis e decks de pontes. Fatores que propiciam a delaminação, como a influência de defeitos e imperfeições locais e a consequente modificação das trajetórias de tensão são discutidas. Equações teóricas foram propostas para a determinação da rigidez rotacional das junções mesa-alma, resultando em máximas diferenças de 24 por cento e 38 por cento para seções I e C, respectivamente. Para contribuir para um banco de dados de parâmetros da fratura relacionados a esse material, adaptações de clássicos experimentos da mecânica da fratura, para ambos os Modos I e II, foram propostos e conduzidos. Nove métodos de regressão de dados foram analisados e comparados com modelos de elementos finitos. O método Modified Beam Theory (MBTASTM) apresentou os melhores resultados para propagação de fissuras no Modo I, enquanto para o Modo II, os métodos Corrected beam theory using effective crack length (CBTE) e Experimental compliance method (EMC) apresentaram os resultados mais próximos dos modelos numéricos. Finalmente, uma nova abordagem para a análise de múltipla fissuração é proposta. Curvas R e curvas compliance foram obtidas com base na soma dos comprimentos de fissuras e as respectivas taxas de liberação de energia elástica foram avaliadas separadamente. Os resultados da abordagem proposta foram comparados com modelo numérico desenvolvido com o auxílio de elementos coesivos e boas correlações em termos da resposta carga x deslocamento foram encontradas.

[en] This work aims to discuss the behavior of pultruded glass fiber-polymer composites related to issues not fully understood, comprising the damage and failure mechanisms, as well as the multi-crack composites response. Experimental and numerical investigations are conducted mainly on web-flange junctions (WFJ) extracted from varied profiles and bridge decks systems. Factors that favor the composites delamination, such as the influence of local defects/imperfections and the consequent modification on the junctions stresses trajectories are addressed. Theoretical equations were proposed to determine the WFJs rotational stiffness, resulting in maximum differences of 24 percent and 38 percent for I-sections and channels, respectively. To complement the scarcity of fracture parameter data related to the material, adaptations of classical fracture mechanic experiments for both Modes I and II were proposed and conducted. Nine data reduction methods were analyzed and compared with finite element models. The Modified Beam Theory method presented the best results for crack propagation in Mode I, whereas for Mode II, the Corrected Beam Theory using effective crack length and the Experimental Compliance Methods presented the closest results to numerical models. Finally, a novel approach for the multi-crack assessment is proposed. Compliance and R-curves are obtained based on the sum of the crack lengths and the strain energy release rate for each crack is evaluated separately. The results of this novel approach were compared with numerical analyses developed with the use of cohesive elements and a good agreement was found in terms of load vs. displacement response.

DANIEL CARLOS TAISSUM CARDOSO

JANINE DOMINGOS VIEIRA

THOMAS KELLER

EVANDRO PARENTE JUNIOR

JANINE DOMINGOS VIEIRA

RENATO BICHARA VIEIRA

LUCAS LISBOA VIGNOLI

DANIEL CARLOS TAISSUM CARDOSO

THOMAS KELLER

TIANQIAO LIU

2023-07-10

2023-04-28

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63149@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63149@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63149