Projeto e otimização de estrutura aeronáutica em material compósito de fibras de carbono utilizando método de elementos finitos

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento, simulação e otimização de uma viga estrutural em formato 'I' feita de compósito de fibra de carbono e resina epóxi, projetada para atender aos requisitos do 'Desafio da Ponte 2024 – VII Desafio Acadêmico SAMPE BRASIL'. Utilizando os softwares CAD (Catia V5) e de simulação por elementos finitos (Hyperworks), foi criado um modelo da viga, que passou por otimização topológica, evidenciando a distribuições das tensões aplicadas através da estrutura. As simulações de ensaio de flexão de três pontos demonstraram a falha da viga pelo critério de máxima deformação utilizando os paramentos e disposições de camadas iniciais. Para aumentar a resistência estrutural, foram implementadas zonas de reforço específicas com tecidos unidirecionais e bidirecionais, resultando em uma viga com massa final de 920g. A análise final demonstrou que a viga atende aos critérios de falha sem comprometimento estrutural. O trabalho confirma a viabilidade de desenvolver uma estrutura leve e eficiente, e proporciona informações relevantes para futuros projetos de materiais compósitos.