Orientador: Paulo Sollero

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Na indústria aeronáutica o uso de juntas coladas, rebitadas, parafusadas e soldadas na união de partes estruturais é de extrema importância no projeto das aeronaves. No entanto, devido as suas vantagens, as juntas coladas representam uma das principais tecnologias disponíveis para a...

Resumo: Na indústria aeronáutica o uso de juntas coladas, rebitadas, parafusadas e soldadas na união de partes estruturais é de extrema importância no projeto das aeronaves. No entanto, devido as suas vantagens, as juntas coladas representam uma das principais tecnologias disponíveis para a exploração de novos materiais e para o desenvolvimento de projetos inovadores de configurações estruturais. Atualmente muitas aplicações aeronáuticas de colagem estão em estruturas e peças secundárias, contudo esta tecnologia apresenta grandes potenciais que dependem de um processo robusto e do domínio do dimensionamento e certificação. A colagem de chapas adicionais, chamadas de doublers, em áreas mais críticas de fuselagem e asa conduz à redução de usinagem química e mecânica, provendo um melhor aproveitamento dos materiais. Portanto, o doubler colado é uma alternativa de junta bastante eficaz em substituição às outras alternativas presentes hoje na indústria aeronáutica, promovendo uma maior eficiência na transferência de carga, potencial de redução de custo, alta resistência à corrosão e à fadiga, característica de retardar a propagação de trincas e maior integração das peças. Desta maneira, este trabalho tem como objetivo estudar estruturas aeronáuticas metálicas reforçadas por doublers colados, usando modelos analíticos, numéricos e experimentais, com ênfase na análise de tensões do adesivo. Além disso, criou-se um software com interface amigável reunindo os modelos analíticos mais importantes na análise de doublers colados e o modelo analítico criado pelo autor deste trabalho, permitindo a comparação das tensões no adesivo com os modelos numéricos. Na parte experimental, por tratar-se de um estudo relativamente novo e sem normalização específica de ensaios disponíveis, foram desenvolvidas técnicas de análise com o uso do processamento digital de imagens e da extensometria, além do projeto dos corpos de prova. Foram também projetados e ensaiados subcomponentes utilizados para simular as aplicações reais de doublers colados, através do desenvolvimento de uma ferramenta de otimização paramétrica visando à redução do peso nas aeronaves

Abstract: In the aircraft industry the use of bonded, riveted, bolted and welded joints at the junction of structural parts are extremely important in aircraft design. However, due their advantages, bonded joints, represent one of the main technologies available for the exploration of new materials...

Abstract: In the aircraft industry the use of bonded, riveted, bolted and welded joints at the junction of structural parts are extremely important in aircraft design. However, due their advantages, bonded joints, represent one of the main technologies available for the exploration of new materials and to the development of innovative structural configurations. Nowadays several aircraft bonded applications are applied in structures and secondary parts, however, this kind of technology presents a huge potential that depends on a robust model, in an effective sizing process and in an accurate certification. The bonding process of additional plates, best-known as doublers, in critical fuselage areas and in wings lead to a reduction in chemical and mechanical machining, providing a better material use. Thus, to avoid chemical milling, in some critical areas of the fuselage, are installed additional plates. These plates are called doublers, and are bonded in the base plate as a reinforcement located to reduce the stress level. Therefore, the use of bonded doublers is a very effective alternative to replace other alternatives present today in the aviation industry, promoting greater efficiency in load transfer, lower cost, high corrosion resistance, lower crack propagation and greater integration of parts. Thus, this work aims to study aeronautical metal structural joints reinforced by bonded doublers, through the analysis by analytical, numerical and experimental models, with emphasis on stress analysis of adhesive. In addition, software was created with a friendly interface gathering the most important analytical models in the analysis of bonded doublers, and allowing within this software to make the comparison with numerical models. Due the lack of standard tests and its relatively new study, new proceedings were created. These techniques were developed by the use of digital image processing and strain gage. Several subcomponents were designed and tested to simulate the actual application of bonded doublers, through the development of an optimization process in order to reduce weight of the aircraft