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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2009.tde-13012011-155409
Document
Author
Full name
Fernando Justulin
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2008
Supervisor
Committee
Carvalho, Jonas de (President)
Politano, Paulo Rogério
Silveira, Zilda de Castro
Title in Portuguese
Desenvolvimento de sistema computacional para cálculo de trajetórias no processo de filament winding
Keywords in Portuguese
Compósitos
Fibra
Filament winding
Otimização
Revestimento
Abstract in Portuguese
Na busca pela substituição dos materiais convencionais por materiais com alto desempenho estrutural nos mais variados setores do mercado, os materiais compósitos têm recebido cada vez mais a confiança dos engenheiros projetistas. Isto devido às características, comparadas com materiais convencionais como: baixa densidade associada à excelente rigidez e resistência estrutural, alta resistência à corrosão, resistência à temperaturas elevadas e ótimos resultados estéticos. Um dos processos de fabricação bastante utilizado para a produção de peças nestes materiais é o processo conhecido como Filament Winding ou "Enrolamento Filamentar". Essa técnica consiste em revestir a superfície de um mandril, através do enrolamento de fibras contínuas impregnadas por um banho de resina. As fibras utilizadas nesse processo, geralmente de vidro ou de carbono são posicionadas em uma trajetória calculada por algoritmos matemáticos que determinam o seu posicionamento adequado, o que está diretamente relacionado às propriedades mecânicas desejadas na peça final. Desta forma, este trabalho tem por objetivo desenvolver um sistema computacional para o cálculo da trajetória de deposição da fibra sobre o mandril e seu seqüenciamento durante o processo de Filament Winding. Foram desenvolvidas e implementadas computacionalmente estratégias para os revestimentos circular, helicoidal e polar utilizando trajetórias geodésicas, o que abrange a grande maioria das peças fabricadas por este processo. Os resultados foram validados com exemplo da literatura e, também através de interface com sistema CAD.
Title in English
Development of a computational system for filament winding paths and sequences calculation
Keywords in English
Coating
Composites
Fiber
Filament winding
Optimization
Abstract in English
ln the search for the replacement of conventional materials by those with high structural performance, the reinforced composite materials have increasingly used by engineers during the product development process. The main reasons lies in their excellent characteristics compared to conventional materials such as: low-density associated with high stiffness and strength, good tolerance to corrosion, resistance to high temperatures and good aesthetic results. One of the manufacturing processes most used to produce composite parts is the Filament Winding. This technique consists in winding continuous impregnated fiber by a bath of resin along a mandrel. The fibers used are generally of glass or carbon, guided through a trajectory calculated by mathematical algorithms. Because of the importance of this study, this work proposes and develops a computational system to calculate the trajectories and sequences of the fiber in the Filament Winding process, considering geodesic trajectories during the hoop, helical and polar winding, which cover the majority of parts produced by this process. The routines and system are validated with the literature as well as in the CAD system.
 
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Publishing Date
2011-01-18
 
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