Determinação do Módulo de Rigidez à Flexão de Estrutura Sanduíche Utilizada em Projetos de UAV

Determinação do Módulo de Rigidez à Flexão de Estrutura Sanduíche Utilizada

em Projetos de UAV

Gustavo Bonfim Oliveira

Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Praça Eduardo Gomes, 50, Vila das Acácias, CTA-ITA Bolsista PIBIC-CNPq

gustavo_bonfim@yahoo.com.br

Flávio Luiz da Silva Bussamra

Instituto Tecnológico de Aeronáutico

Praça Eduardo Gomes, 50, Vila das Acácias, CTA-ITA Bolsista PIBIC-CNPq

flaviobu@ita.br

Resumo. O uso de material compósito tem sido constante no meio aeronáutico nos últimos anos. O propósito deste trabalho é o estudo do módulo de rigidez à flexão da espuma de PVC e da estrutura sanduíche visando a construção de materiais de alta resitência e baixo peso estrutural para o projeto do UAV desenvolvido no Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Foram laminadas algumas placas de espuma de PVC para confeccionar os CDPs com tecido trançado bidirecional de fibra de vidro de gramatura igual a 0,0169 g/cm2_{. Estes foram submetidos a ensaios de flexão nos quais}

foi medido a deformação e o deslocamento máximos sofridos pela viga. Com base nos resultados obtidos, calculou-se o módulo de rigidez à flexãoe determinou sua eficiência estrutural.

Palavras chave: engenharia aeronaútica,UAV, propriedades mecânicas,estrutura sanduíche,material compósito. 1. Introdução

A partir da década de 60 começou o uso de materiais compósitos em projetos aeronáuticos. Um caso muito conhecido é do planador europeu Libelle. A necessidade de se construir uma aeronave leve o bastante e resistente o sufiente para planar fez dos materias compósitos uma excelente alternativa para a indústria de planadores. Na época, mesmo com o auge do projeto de madeira do planador Neiva, o Libelle se mostrou mais adequado e muito mais barato. Desse modo, começou uma produção em série de Libelles e o uso quase que obrigatório de materiais compósitos em qualquer projeto de planador.

A inserção dos materiais compósitos na indústria de planadores foi uns dos primeiros bem sucedidos casos na indústria aeronáutica. Teve-se também um uso constante de materias compósitos na aviação militar e aeroespacial. Muitas partes de aeronaves foram projetadas e construídas com o uso de fibras.

Após décadas de uso de materiais compósitos, estes se tornaram materias fundamentais em qualquer projeto aeronáutico. Com a larga experiência em outras áreas aeroespaciais e prova de que os materias compósitos são confiáveis, a aviação comercial começou a fazer uso dos materiais compósitos a partir da década de 90.

Vários são os tipos de materiais compósitos utilizados na aviação moderna, entre eles podemos citar fibra de vidro, fibra de carbono, kevlar, polímeros. A rigidez da matriz e a resistência das fibras conferem ao material compósito as características mais desejadas na indústria aeronáutica: leveza e resistência.

Os materiais compósitos podem ser utilizados de várias formas num projeto. Uma forma muito utilizada é a estrutura sanduíche.

Estruturas sanduíches, como mostra a Figura 1, consistem de duas resistentes camadas de lâminas exteriores, ou faces, separadas por uma camada de um material menos denso, ou núcleo, o qual possui uma menor rigidez e resistência. As faces suportam a maioria do carregamento no plano, e até uma pouco de esforço cortante. Materiais típicos de faces incluem alumínio, fibra de carbono e de vidro, titânio, aço.

Figura 1 – Estrutura Sanduíche

Estruturalmente, o núcleo tem duas funções. Primeiro, ele separa as faces e resiste a deformações perpendiculares ao plano das faces. Segundo, eles amentam a rigidez à flexão de cisalhamento ao longo dos planos que são perpendiculares as faces. Vários materiais e estruturas são utilizados como núcleos, incluindo espumas, madeiras, plásticos ou corrugados.

Um outro núcleo popularmente utilizado consiste na estrutura de coméias, paredes finais que formam células hexagonais, com eixos orientados perpendicularmente aos planos das faces. O material do qual é feito as coméias pode ser similar ao material da face.

As aplicações das estruturas sanduíches são as mais diversas possíveis. Esse tipo de estrutura é aplicado na indústria aeronáutica nos painéis das asas, nas pás de rotor e no piso das aeronaves. Também é utilizado na indústria aeroespacial em mísseis e veículos espaciais. Por serem estruturas resistentes também são utlizados na construção de cascos de embarcações marítimas.

2. Atividades realizadas 2.1. Construção dos CDPs

Os CDPs de espuma de PVC foram confeccionados por meio de uma placa de PVC de aproximadamente 5mm de espessura, como mostra a Figura 2. As vigas de PVC são retangulares de comprimento C = 500mm, largura L e espessura t, como mostra a Tabela 1.

Tabela 1 – Geometria dos corpos de prova de espuma de PVC CDP (C ± 0,001) m (L ± 0,001) m (t ± 0,0005) m 1 0,5 0,05 0,0064 2 0,5 0,05 0,0059 3 0,5 0,05 0,0065 4 0,5 0,05 0,0065 5 0,5 0,05 0,0100 6 0,5 0,05 0,0095

Figura 3 – Mostra dos CDPs

Os CDPs de estrutura sanduíche são formados por uma espuma de PVC laminada nas duas faces com tecido trançado bidirecional de fibra de vidro com gramatura igual a 0,0169 g/cm2, como mostra a Figura 4. Foram construídos CDPs com 2, 4 e 6 camadas de fibra de vidro em cada face de largura L, espessura t e momento de inércia I. As propriedades geométricas dos CDPs estão na Tabela 2.

Uns dos grandes problemas na fabricação dos CDPs seria como evitar as falhas nas bordas da estrutura. Para contornar esse problema, primeiro cortou-se uma placa de espuma de PVC de tamanho 60cm x 30cm e depois essa placa foi laminada com número exato de fibras mais resina Epoxi. A laminação foi manual e a cura ocorreu à temperatura ambiente sem vácuo durante um período de 24 horas. O intuito desse tipo de laminação mais simples é de simular a fácil construção com um baixo custo, que é o objetivo principal no projeto do UAV. Após a cura das placas, elas foram cortadas de forma a entregar os CDPs nas configurações supracitadas. A nomenclatura dos CDPs de estrutura sanduíche é da seguinte forma: o primeiro digíto se refere ao número de camadas de fibra de vidro no CDP e o segundo digíto é a numeração do CDP.

Tabela 2 – Propriedades geométricas dos CDPs de estrutura sanduíche

CDP (L ± 0,001) m (t ± 0,0005) m (I ± 0,6E-09) m4 2.1 0,050 0,0070 1,43E-09 2.2 0,049 0,0075 1,72E-09 2.3 0,051 0,0075 1,79E-09 2.4 0,049 0,0075 1,72E-09 2.5 0,050 0,0075 1,76E-09 4.1 0,051 0,0080 2,15E-09 4.2 0,050 0,0080 2,13E-09 4.3 0,050 0,0080 2,13E-09 4.4 0,049 0,0080 2,09E-09 4.5 0,048 0,0080 2,07E-09 6.1 0,051 0,0090 3,07E-09 6.2 0,050 0,0090 3,04E-09 6.3 0,050 0,0090 3,04E-09 6.4 0,049 0,0095 2,98E-09 6.5 0,050 0,0090 3,04E-09

Figura 4 – Mostra dos CDP de estrutura sanduíche e do tecido trançado de fibra de vidro

2.2 Ensaio dos CDPs de espuma de PVC

Após a confecção dos CDPs, procedeu-se o ensaio de flexão. A teoria utilizada para o cálculo do módulo de rigidez à flexão do material é apresentada em [4]. De acordo com essa teoria, se uma viga é submetida ao carregamento e aos apoios mostrados na Figura 5 podemos relacionar o máximo deslocamento e a carga aplicada.

Figura 5 – Esquema de carregamento e apoios de uma viga submetida a um ensaio de flexão A equação que relaciona o máximo deslocamento com o carregamento aplicado é:

(

2 2

)

max

Pa

3L

4a

24EI

δ

=

−

(1)

onde E é o módulo de rigidez à flexão do material e I o momento de inércia da seção da viga. De acordo com a equação 1, conhecendo-se o máximo deslocamento, a força aplicada e as características geométricas da viga, pode-se determinar o módulo de rigidez à flexão do material.

Foram realizados então ensaios de flexão com cada um dos CDP confeccionados. A Figura 6 mostra um esquema de como os carregamentos foram aplicados em cada ensaio. O deslocamento do ponto central da viga foi medido em uma folha milimetrada, com a ajuda de uma ponteira colada no centro de cada viga.

Figura 6 – Esquema do aparato utilizado no ensaio de flexão

Para os CDP de 6mm de espessura, foram aplicadas cargas sucessivas de 50g, até um máximo de 250g, retirando-se em seguida cada uma das cargas. Para os CDP com 10mm de espessura foram aplicadas cargas sucessivas de 50g, até um máximo de 400g, retirando-se em seguida cada uma das cargas. Os deslocamentos foram medidos tanto no processo de aumento de carga como de diminuição de carga com uso de uma ponteira. régua e papel milimetrado.

3.4 Ensaio dos CDPs de estrutura sanduíche

Para o ensaio dos CDPs de estrutura sanduíche foram utilizados os critérios da norma ASTN C393.

Os ensaios foram divididos em ensaios de 4 pontos e de 3 pontos. Os ensaios de 4 pontos foram semelhantes aos ensaios de flexão da espuma de PVC, conforme mostra a Figura 7. A distância entre os apoios da viga foi de L = 31,2mm e entre o ponto de atuação ds força e o ponto de apoio foi de a = 15,6mm, utlizando a configuração mostrada na Figura 6.

Os ensaios de 3 pontos consistiu em apoiar a viga em 2 pontos a uma distância

L

=

250

mm

e a carga no ponto mediano aos apoios.

O aparato eletrônico utilizado nos ensaios são os mesmos utilizados nos laboratórios de estrutura no curso de graduação do ITA. Para medir as cargas durante o ensaio, foi utilizado uma célula de carga calibrada em libras-força. Para medir os deslocamentos, foi utilizado um LVDT com cursor de 12mm. Os dados foram transduzidos e reduzidos por um software de aquisição de dados disponível no laboratório de estrutura do ITA. Os resultados foram obtidos com uma precisão de 3 casas decimais. Para todos os CDPs, foram realizados 3 ensaios tomando 12 pontos dentro do regime elástico.

3. Resultados Obtidos 3.1 CDPs de espuma de PVC

De posse dos dados experimentais para cada CDP, procedeu-se ao tratamento desses dados. Para cada um dos CDPs, traçou-se o gráfico carga versus deslocamento máximo (

P

×

δ

_max) e ajustou-se a reta pelo Método dos Mínimos Quadrados. Dessa forma, foi possível obter-se a relação linear existente entre

δ

_max e P. Abaixo são apresentados os

gráficos para alguns CDPs, juntamente com as respectivas retas de ajuste.

A seguir tem-se o resultado dos ensaios na Figura 8 para o CDP 3. Foram feitos dois ensaios para cada CDP e os resultados estão contidos no mesmo gráfico.

Figura 8 – Ensaio de flexão para o CDP 3

Utilizando-se a relação entre

δ

_maxe P para cada CDP e em posse dos parâmetros geométricos de cada viga, foi

possível calcular o momento de inércia I e o módulo de rigidez à flexão E de cada viga, utilizando-se a equação 1.Esses resultados são apresentados na Tabela 3, abaixo.

Tabela 3 – Módulo de rigidez à flexão de cada um dos CDP CDP I (m4) E (N/m2) 2 6,67E-08 2,42E+06 3 6,15E-08 2,11E+06 4 6,77E-08 2,08E+06 5 6,77E-08 1,97E+06 11 1,04E-07 3,93E+06 12 9,90E-08 4,25E+06 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 Carga [N] Deslocamento [m] Ensaio n° 1, CDP 3 Ensaio n° 2, CDP 3

Comparando-se os valores do módulo de rigidez à flexão, percebe-se que eles diferem entre si. Talvez o principal motivo para que isso tenha acontecido seja a diferença entre a espuma de PVC. Mesmo aparentemente sendo o mesmo material, as propriedades variaram extensamente. Isso pode ser explicado na fabrição da espuma de PVC, algumas regiões ficam com mais “bolhas de ar” do que outras, com isso alterando as propriedades do material dentro de um mesmo CDP.

Além disso, todo procedimento experimental está sujeito a incertezas nas medições, o que também influencia nos resultados. O relógio comparador não foi utilizado porque a rigidez dele não era desprezível frente a rigidez dos CDPs de espuma de PVC, o que poderia gerar interferências no experimento e diminuir a confiabilidade dos resultados. Por isso, foi utilizado a ponteira, régua e papel milimetrado para medir o deslocamento. Talvez com o uso de um relógio comparador com rigidez desprezível frente a rigidez dos CDPs de espuma de PVC, pode-se obter resultados com menor intervalo de incerteza. Outro possível erro no procedimento experimental foi o tempo de acomodação. O corpo demorava para se acomodar e qualquer trepidação no CDP ou nos pesos era forte o suficiente para eliminar a rodada de experimentos, visto a grande sensibilidade do aparato experimental quanto a interferência externa.

Dadas as diferenças encontradas entre os valores do módulo de rigidez à flexão, o valor aceito como correto foi a média entre eles, com seu respectivo desvio padrão. Dessa forma, o valor para o módulo de rigidez à flexão para os CDPs de espuma de PVC com espessura de aproximadamente 6 mm encontrado foi de:

6 2

(2,15 0,19).10

/

E

=

±

N m

E para os CDPs de a espuma de PVC com espessura de aproximadamente 10 mm, o valor encontrado foi de:

6 2

4, 09.10

/

E

=

N m

3.2 CDPs de estrutura sanduíche

De posse dos dados experimentais para cada CDP, procedeu-se ao tratamento desses dados. Para cada um dos CDP, traçou-se o gráfico carga versus deslocamento máximo

P

×

δ

max _{e ajustou-se a reta pelo Método dos Mínimos}

Quadrados. Dessa forma, foi possível obter-se a relação existente entre

δ

max _{e P. Abaixo são apresentados os gráficos}

confeccionados para alguns CDP, juntamente com as respectivas retas de ajuste.

A seguir segue o resultado dos ensaios nas Figura 9 para o CDP 2.5,. Foram realizados três ensaios para cada CDP e os resultados estão contidos no mesmo gráfico.

Figura 9 – Ensaio de flexão para o CDP 2.5

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,01 Carga [N] Deslocamento [m] Ensaio n° 1, CDP 2.5 Ensaio n° 2, CDP 2.5 Ensaio n° 3, CDP 2.5

Observando o gráficos, pode-se verificar o comportamento proporcional dos resultados obtidos nos ensaios, que era o esperado, tanto no carregamento quanto no descarregamento. Notar que não houve deslocamento residual significativo. Utilizando-se a relação entre

δ

max_{e P para cada CDP e em posse dos parâmetros geométricos de cada}

viga, foi possível calcular o módulo de rigidez à flexão de cada viga, utilizando-se a equação 1. Esses resultados são apresentados nas Tabela 4, 5 e 6.

Tabela 4 – Módulo de rigidez à flexão de cada um dos CDPs com 2 camadas de fibra Viga (I ± 0,6±E-09) m4 (E ± 0,7) GPa

2.1 1,43E-09 10,8 2.2 1,72E-09 8,28 2.3 1,79E-09 8,75 2.4 1,72E-09 8,49 2.5 1,76E-09 7,51

Tabela 5 - Módulo de rigidez à flexão de cada um dos CDPs com 4 camadas de fibra Viga (I ± 0,6E-09) m4 (E ± 0,7) GPa

4.1 2,15E-09 11,56 4.2 2,13E-09 11,86 4.3 2,22E-09 12,37 4.4 2,09E-09 13,93 4.5 2,07E-09 12,80

Tabela 6 - Módulo de rigidez à flexão de cada um dos CDPs com 6 camadas de fibra Viga (I ± 0,6E-09) m4 (E ± 0,7) GPa

6.1 3,07E-09 15,62 6.2 3,04E-09 13,29 6.3 3,04E-09 13,55 6.4 2,98E-09 14,23 6.5 3,04E-09 11,78

Primeiramente, pode-se constatar a enorme diferença entre os valores do módulo de rigidez à flexão só do núcleo em relação aos da estrutura sanduíche. A diferença é da ordem de 10.000 vezes.

Comparando-se entre si os valores do módulo de rigidez à flexão, percebe-se que eles tem alta dispersão. A diferença é visível entre os grupos de CDPs devido à diferença no número de camadas de fibra de vidro. Quanto mais camadas, maior é o módulo de rigidez à flexão, como esperado. Dentro de cada grupo, os valores ainda diferem um pouco. Talvez o principal motivo para que isso tenha acontecido seja a diferença entre a espuma de PVC e o processo de fabricação dos CDPs.

Aliás, mesmo dentro de cada grupo de CDPs, percebe-se que alguns elementos diferem muito o valor do módulo de rigidez à flexão. Por exemplo o CDP 6.5, que possui seis camadas de fibra de vidro, possui um valor de módulo de rigidez à flexão compatível com o grupo de CDPs com quatro camadas de fibra de vidro. Mesmo aparentemente sendo o mesmo material, as propriedades variaram extensamente. Isso pode ser explicado na fabricação da espuma de PVC utilizada como núcleo, na laminação das fibras e no corte do material. Sendo que a principal causa deve se concentrar na laminação das fibras, pois devido ao processo manual algumas regiões da placa podem ter ficado com maior quantidade de resina do que outras e/ou alguma bolha de ar remanescente.

Além disso, todo procedimento experimental está sujeito a incertezas nas medições, o que também influencia nos resultados. Apesar dos ensaios terem sido feitos com todo o sistema eletrônico de aquisição de dados, existe a incerteza dos aparelhos e os erros do operador.

Dadas as diferenças encontradas entre os valores do módulo de rigidez à flexão, o valor aceito como correto foi a média entre eles, com sua respectiva incerteza e eliminando aqueles CDPs que possuiam valores de módulo de rigidez

à flexão que se distoavam-se muito dos valores médios. Dessa forma, o valor para o módulo de rigidez à flexão das estruturas sanduíches encontrado foi de:

9 2

(8, 50

0,18).10

/

,

2

E

=

±

N m

para

camadas de fibra

10 2

(1, 20

0, 21).10

/

,

4

E

=

±

N m

para

camadas de fibra

10 2

(1, 42

0, 3).10

/

,

6

E

=

±

N m

para

camadas de fibra

3.3 Eficiência Estrutural

No projeto do UAV, visou-se utilizar materiais leves e resistentes. Para mensurar se um material possui essa característica, utiliza-se a definição de Eficiência Estrutural, que é a relação entre o módulo de rigidez à flexão do material e a sua densidade de massa (E/ρ). Alguns valores típicos para a eficiência estrutural estão na Tabela 7. Calculando os valores da eficiência estrutural dos CDPs analisados, obtem-se a Tabela 8 a 10.

Tabela 7 – Valores típicos de eficiência estrutural Material E/ρ (E+6 in) Alumínio 106 Titânio 100 Aço 104 Níquel 102 Fibra de Vidro 77 Fibra de Carbono 393 Kevlar 240

Tabela 8 – Valores de eficiência estrutural dos CDPs Viga Inércia (I ± 0,6E-09) m4 E/ρ (E+6 in)

2.1 1,43E-09 91,17 2.2 1,72E-09 73,30 2.3 1,79E-09 84,16 2.4 1,72E-09 79,90 2.5 1,76E-09 68,09

Tabela 9 – Valores de eficiência estrutural dos CDPs Viga Inércia (I ± 0,6E-09) m4 E/ρ (E+6 in)

4.1 2,15E-09 95,06 4.2 2,13E-09 95,35 4.3 2,22E-09 91,39 4.4 2,09E-09 105,57 4.5 2,07E-09 94,61

Tabela 10 – Valores de eficiência estrutural dos CDPs Viga (I ± 0,6E-09) m4 E/ρ (E+6 in)

6.1 3,07E-09 112,97 6.2 3,04E-09 96,33 6.3 3,04E-09 92,94 6.4 2,98E-09 93,05 6.5 3,04E-09 85,84

Comparando os valores obtidos para os CDPs com os valores típicos, tem-se que os CDPs possuem uma eficiência estrutural dentro dos valores típicos. Comparando com o valor de eficiência estrutural da fibra de vidro, tem-se que os CDPs possuem um maior valor. Isso ocorre porque com o acréscimo do núcleo de espuma de PVC aumenta a espessura da viga, que por sua vez aumenta o momento de inércia com isso aumentando o módulo de rigidez à flexão da estrutura sanduíche. Como o núcleo de espuma de PVC é um material de baixa densidade, tem-se que o aumento no módulo de rigidez à flexão compensa o aumento da densidade da estrutura fibra de vidro mais espuma de PVC.

3.4 Ensaio de Ruptura

Durante os ensaios de flexão foi realizado um ensaio de ruptura para levar o CDP de estrutura sanduíche ao seu extremo. O procedimento foi o mesmo utilizado para determinar a deformação e tensão máximas, pórem o ensaio continou até a ruptura do CDP. Não foi possível utilizar um dispositivo LVDT por causa da restrição de deslocamento no cursor do LVDT. A Figura 10 mostra o gráfico Força em Newton versus Tempo em segundos.

Figure 10 – Gráfico força versus tempo mostrando o ensaio de ruptura do CDP de estrutura sanduíche

Nota-se que pelo gráfico da Figura 10, a carga máxima resistida pela viga foi de 408 N enquanto a carga de 317 N representa o limite da faixa linear correspondendo a tensão de flexão de 47,16 MPa e 36,62 MPa, respectivamente. Tem-se que a camada de tecido na face superior se rompe no tempo de aproximadamente 330s. Com isso, sem a rigidez da face superior e devido a elevada carga, o núcleo é rapidamente esmagado e a estrutura perde rigidez. Quando a face superior esmaga completamente o núcleo e encontra a face inferior, a estrutura sanduíche

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Carga[N] Tempo [s]

Ensaio de Ruptura

Ensaio de Ruptura

recupera parte da rigidez, o que explica a curva após o tempo de 360s. A Figura 11 mostra o CDP no momento final do ensaio de ruptura e a Figura 12 mostra com zoom o comportamento da estrutura no final do ensaio, quando as faces se encontram com o núcleo esmagado.

Figure 11 – Ensaio de ruptura da estrutura sanduíche

4. Conclusão

O objetivo principal desse relatório é determinar o módulo de rigidez à flexão da espuma de PVC e da estrutura sanduíche com a diminuição do peso estrutural. Comparando as Tabelas 4 a 7, verifica-se a enorme diferença existente entre os valores do módulo de rigidez à flexão para o núcleo “puro” de espuma de PVC e os valores do módulo de rigidez à flexão para a estrutura sanduíche. A elevada rigidez adquirida na estrutura sanduíche se deve a dois componentes principais: primeiro a enorme rigidez referente ao uso de materiais compósitos, nesse caso a fibra de vidro. E segundo, o uso do núcleo de PVC atua de forma a aumentar o momento de inércia da estrutura se comparada com a estrutura só de fibra e o mesmo número de camadas. Além disso, como já dito anteriormente, a diferença nos módulo de rigidez à flexão também pode ser explicada pela grande heterogeneidade da espuma de PVC e na laminação dos compósitos. Os defeitos a nível da estrutura cristalina do atômica do material são heterogêneos e irregulares. O material varia muito as suas características de um CDP para outro e inclusive no mesmo CDP.

Por meio da análise da eficiência estrutural dos CDPs, tem-se que a estrutura sanduíche se demonstra ideal para projeto de UAV, pois ela apresentação elevada eficiência estrutural frente a outros materiais, inclusive lâminas de fibra de vidro, agregada com um baixo custo e facilidade de produção.

Apesar do baixo número de ensaios para poder determinar um valor mais preciso para o módulo de rigidez à flexão, foi mostrada a incerteza do valor do módulo de rigidez à flexão para os CDPs de estrutura sanduíche. Já para o CDP com espessura de aproximadamente 10 mm, o valor da incerteza do módulo de rigidez à flexão não foi mostrada porque o número de ensaios foi relativamente baixo. Daí, propõe se mais ensaios para poder determinar um valor mais preciso para o módulo de rigidez à flexão.

A análise da espuma de PVC é fundamental porque se almeja a construção de uma asa de UAV (Unmanned Aerial Vehicle) de estrutura sanduíche. E o núcleo é de espuma de PVC e como já dito, as principais funções da espuma de PVC são separar as faces e resistir a deformações perpendiculares ao plano das faces e prover rigidez de cisalhamento ao longo dos planos que são perpendiculares as faces. Daí a importância de conhecer o módulo de rigidez à flexão do material.

Aliando a espuma de PVC algumas camadas de fibra de vidro, tem-se que a estrutura sanduíche se apresenta como um bom material a ser utilizado na construção do UAV. Os valores médios do módulo de rigidez à flexão para cada grupo de CDP são tais que, se comparado com o valor do módulo de rigidez à flexão da madeira compensada utilizada na construção, eles fornecem elevada resistência aliada a baixo peso estrutural. Além disso, a estrutura sanduíche em estudo pode ser claramente otimizada na questão do peso, alterando a proporção quantidade de resina/ área de fibra de vidro.

Como próximo passo, pode-se direcionar algumas áreas. Pode-se pesquisar novos meios de produção que forneçam menos falhas. Pode-se estudar meios para usar vácuo e/ou auto-clave com baixo custo de produção. Além disso, pode aumentar o número de CDPs e aumentar o número de ensaios para ter um resultado mais preciso com menos dispersão.

5. Agradecimentos

O bolsista gostaria de agradecer à Divisão de Aeronaútica e ao CNPq pela oportunidade de trabalhar dentro do Projeto UAV como bolsista PIBIC.

Ao Professor Flávio Bussamra pela orientação do projeto.

Aos Professores Airton Nabarrete, Carlos Miguel Montestruque Vilchez e ao técnico Marcos Vinícius de Oliveira Rezende pela colaboração no laboratório de estruturas do ITA.

A empresa CENIC pela apoio e doação dos materiais utilizados nos experimentos.

Aos aluno Guilherme da Silveira e Alexandre Muniz pela colaboração no desenvolvimento do trabalho.

6. Referências

MEGSON, T. H. G., - Aircraft Structures for Engineering Students, 4ª Edição. Elsevier, USA, 2007.

BUSSAMRA, F. L. S., Introdução ao uso do NASTRAN/Femap, São José dos Campos, 2003.

CAVALCANTE, T. S., Avaliação das Propriedades Mecânicas de Compósitos Utilizados em Aviação Experimental, São José dos Campos, 2003.

TIMOSHENKO, GERE, Mecânica dos Sólidos, Volume 2, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro,

1984.

http://www.ita.br/catgra/2007 - Ementas dos cursos de engenharia do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, 2008

Norma ASTN C 393 – Standard Test Method for Flexural Properties of Sandwich Constructions, American Society for