Title

SIMULAÇÕES POR ELEMENTOS FINITOS APLICADAS EM ESTRUTURAS EM FORMA DE COLMEIA (REENTRANTES) – UMA BREVE REVISÃO

FINITE ELEMENT SIMULATIONS APPLIED TO HONEYCOMB (REENTRANT) STRUCTURES - A BRIEF REVIEW

Authorship

JUNIO, RAI FELIPE PEREIRA; PROENÇA, LUIZ FELIPE SANTIAGO; GUEDES, RAFAEL DA FONSECA; FONTES, JOSÉ CARLOS FERREIRA; MONTEIRO, SERGIO NEVES; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

JUNIO, RAI FELIPE PEREIRA

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PROENÇA, LUIZ FELIPE SANTIAGO

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GUEDES, RAFAEL DA FONSECA

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FONTES, JOSÉ CARLOS FERREIRA

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

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DOI

10.5151/2594-4711-40560

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Abstract

AS ESTRUTURAS EM FORMATO DE COLMEIA ESTãO SE DESTACANDO CADA VEZ MAIS EM GRAU E NúMERO DE APLICAçõES TECNOLóGICAS, EM PARTICULAR AS QUE APRESENTAM GEOMETRIA HEXAGONAL REENTRANTE. SãO ESTRUTURAS RECONHECIDAS POR SUA LEVEZA, ALTA RIGIDEZ E CAPACIDADE DE ABSORçãO DE ENERGIA, ESPECIALMENTE EM APLICAçõES DE BLINDAGEM BALíSTICA. A MORFOLOGIA REENTRANTE CONFERE COMPORTAMENTO AUXéTICO àS ESTRUTURAS, COM UMA RAZãO DE POISSON NEGATIVA, RESULTANDO EM RESISTêNCIA A CISALHAMENTO, FLAMBAGEM E PROPAGAçãO DE TRINCAS POR FADIGA SUPERIORES àS ESTRUTURAS CONVENCIONAIS. O MéTODO DE ELEMENTOS FINITOS (MEF) é DESTACADO COMO UMA FERRAMENTA VALIOSA PARA SIMULAR AS PROPRIEDADES DESSAS ESTRUTURAS, PERMITINDO ESTUDOS PRéVIOS SEM A NECESSIDADE DE FABRICAçãO DE AMOSTRAS FíSICAS. O MEF TEM SIDO APLICADO EM DIVERSAS áREAS, DESDE A ANáLISE ESTáTICA E DINâMICA ATé A AVALIAçãO DO COMPORTAMENTO SOB COMPRESSãO UNIDIRECIONAL, EXPLOSãO, IMPACTO BALíSTICO E PERFURAçãO POR PROJéTEIS. A SIMULAçãO COMPUTACIONAL ENTRA NESSE CAMPO ELEVANDO O NúMERO DE POSSIBILIDADES EM PREVER COM PRECISãO O COMPORTAMENTO DESSAS ESTRUTURAS, COMO A SIMULAçãO DA DEFORMAçãO APóS IMPACTO BALíSTICO E A CORRELAçãO ENTRE OS PONTOS CONCENTRADORES DE TENSãO IDENTIFICADOS. ESSES RESULTADOS DESTACAM A IMPORTâNCIA DO MEF NA AVALIAçãO DO COMPORTAMENTO DESSAS ESTRUTURAS, FORNECENDO INSIGHTS VALIOSOS PARA O DESENVOLVIMENTO DE APLICAçõES PRáTICAS

HONEYCOMB STRUCTURES ARE INCREASINGLY STANDING OUT IN TERMS OF BOTH DEGREE AND NUMBER OF TECHNOLOGICAL APPLICATIONS, PARTICULARLY THOSE WITH REENTRANT HEXAGONAL GEOMETRY. THESE STRUCTURES ARE RECOGNIZED FOR THEIR LIGHTWEIGHT NATURE, HIGH RIGIDITY, AND ENERGY ABSORPTION CAPABILITIES, ESPECIALLY IN BALLISTIC ARMOR APPLICATIONS. THE REENTRANT MORPHOLOGY IMPARTS AUXETIC BEHAVIOR TO THE STRUCTURES, WITH A NEGATIVE POISSON'S RATIO, RESULTING IN SHEAR RESISTANCE, BUCKLING RESISTANCE, AND FATIGUE CRACK PROPAGATION SUPERIOR TO CONVENTIONAL STRUCTURES. THE FINITE ELEMENT METHOD (FEM) IS HIGHLIGHTED AS A VALUABLE TOOL FOR SIMULATING THE PROPERTIES OF THESE STRUCTURES, ALLOWING FOR PRELIMINARY STUDIES WITHOUT THE NEED FOR PHYSICAL SAMPLE FABRICATION. FEM HAS BEEN APPLIED IN VARIOUS AREAS, RANGING FROM STATIC AND DYNAMIC ANALYSIS TO EVALUATING BEHAVIOR UNDER UNIDIRECTIONAL COMPRESSION, EXPLOSION, BALLISTIC IMPACT, AND PROJECTILE PENETRATION. COMPUTATIONAL SIMULATION ENHANCES THIS FIELD BY INCREASING THE NUMBER OF POSSIBILITIES TO ACCURATELY PREDICT THE BEHAVIOR OF THESE STRUCTURES, SUCH AS SIMULATING DEFORMATION AFTER BALLISTIC IMPACT AND CORRELATING IDENTIFIED STRESS CONCENTRATION POINTS. THESE RESULTS UNDERSCORE THE IMPORTANCE OF FEM IN ASSESSING THE BEHAVIOR OF THESE STRUCTURES, PROVIDING VALUABLE INSIGHTS FOR PRACTICAL APPLICATION DEVELOPMENT

Keywords

Colmeias; Estruturas reentrantes; Simulação por elementos finitos

Honeycombs; Reentrant structures; Finite element simulation.