ESTUDO COMPARATIVO DE TUBOS DE MATERIAIS COMPÓSITOS E DE MATERIAIS HOMOGÊNEOS SUBMETIDOS À PRESSÃO HIDROSTÁTICA

Abstract

Nos últimos anos, a busca por materiais com um melhor desempenho mecânico levou ao aumento de pesquisas e ao desenvolvimento de materiais compósitos, com ênfase nos materiais reforçados por fibras longas unidirecionais. Estes materiais têm se destacado devido as suas elevadas relações rigidez/peso e resistência/peso, além de excelente resistência à fadiga e à corrosão. O bom desempenho mecânico destes materiais tem propiciado a sua utilização na confecção de tubos que podem ser submetidos a altas pressões e a condições ambientais severas. Devido às dificuldades encontradas na modelagem computacional de estruturas confeccionadas com estes materiais, devido a heterogeneidade e a anisotropia dos mesmos, recorre-se ao emprego de técnicas de homogeneização e de estratégias de modelagem multi-escala. No presente trabalho, propõe-se a utilização do modelo auto-consistente generalizado e de expressões baseadas na Resistência dos Materiais para avaliação das propriedades elásticas efetivas e dos parâmetros de resistência das lâminas de material compósito. Estas propriedades são utilizadas na análise de tubos de materiais compósitos laminados, respeitando as restrições
cinemáticas impostas aos tubos de parede fina e empregando a Teoria Clássica da Laminação e a Teoria da Instabilidade Linear, permitindo a avaliação da pressão externa crítica, que pode levar o tubo à flambagem, e as pressões hidrostáticas interna e externa que levariam o tubo à falha, com base no critério de falha de Tsai-Hill. São realizados estudos comparativos do  desempenho mecânico entre tubos de materiais compósitos e de materiais homogêneos, testando diferentes configurações para o laminado que compõe a parede do tubo de material compósito, procurando justificar o seu emprego em substituição aos tubos confeccionados com ligas metálicas.