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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2006.tde-22052006-191952
Documento
Autor
Nome completo
Christian Hideki Furukawa
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2006
Orientador
Banca examinadora
Bucalem, Miguel Luiz (Presidente)
Bittencourt, Tulio Nogueira
Chaves, Carlos Eduardo
Proenca, Sergio Persival Baroncini
Ruggieri, Claudio
Título em português
Sobre a modelagem da propagação de trincas por fadiga em estruturas de cascas pressurizadas.
Palavras-chave em português
bulging
cascas
fadiga
fuselagens
método dos elementos finitos
propagação de trinca
Resumo em português
A modelagem adequada da propagação de trincas por fadiga em fuselagens pressurizadas é complexa devido a uma série de fatores, tais como: o efeito geometricamente não-linear conhecido como bulging, o revestimento das fuselagens ser bastante delgado e a presença de reforçadores que alteram a distribuição de tensão na fuselagem. Uma metodologia para simular computacionalmente a propagação de trincas por fadiga em estruturas de casca pressurizadas baseada no método dos elementos finitos e em conceitos da Mecânica do Fraturamento Linear Elástica é apresentada. Como resultado dessa simulação, obtêm-se a trajetória de propagação da trinca e o número de ciclos para ocorrer a propagação. Um estudo paramétrico é realizado para avaliar a influência de diversos parâmetros, tais como: espessura do revestimento, nível de pressurização, comprimento de trinca, área da seção transversal e distância entre reforçadores, entre outros, no fator de bulging em estruturas de cascas pressurizadas com ou sem reforçadores. A metodologia apresentada é validada por meio da simulação de propagação de trinca em uma fuselagem de um Boeing 737, sendo que os resultados obtidos nessa simulação são comparados com resultados experimentais e com os obtidos por POTYONDY (1993). A influência do tamanho do incremento de trinca e do número de nós por elemento (4 ou 9 nós) nos resultados obtidos é investigada.
Título em inglês
On the modeling of fatigue crack propagation in pressurized shell structures.
Palavras-chave em inglês
bulging
crack propagation
fatigue
finite element method
fuselages
shells
Resumo em inglês
The modeling of fatigue crack growth in pressurized fuselages is very complex due to many factors, such as the nonlinear stiffening effect referred to as bulging, the fuselage skin being very thin and the presence of stiffeners which modifies the stress distribution on the fuselage. A methodology for the computational modeling of the fatigue crack growth in pressurized shell structures, based on the finite element method and concepts of Linear Elastic Fracture Mechanics, is presented. As a result of this numerical simulation, the crack trajectory and the fatigue propagation life are obtained. A parametric study is performed to investigate the influence of several parameters, such as skin thickness, pressurization level, crack length, structural area of the stiffeners, distance between stiffeners, on the bulging effect for unstiffened and stiffened pressurized shells. The methodology is validated by means of a fatigue crack propagation simulation in a Boeing 737 airplane fuselage. The results of this simulation are compared with experimental results and those obtained by POTYONDY (1993). Additionally, the influence of the crack increment and the number of nodes per element (8 or 9 nodes) on the simulation results are investigated.
 
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Data de Publicação
2006-05-23
 
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