Abstract:
Spherical shells are critical structures in marine applications due to their susceptibility to structural failures under external pressure. In the case of GFRP lamination defects, especially in artisanal construction, pose a significant challenge. This study aims to implement viscoelastic materials in bow bulbs to improve structural resistance, reduce deformation, and optimize fuel consumption, thereby enhancing vessels operability. Five spherical GFRP shells were constructed, three of which included viscoelastic modifications, and subjected to compression testes. The analyses included biaxial stresses, local deformation, and membrane forces. The results showed that the modified shell with viscoelastic material endured higher circumferential stresses with less deformation, attributed to the viscoelastic influence and fewer geometric and lamination imperfections. It is concluded that the use of viscoelastic materials in GFRP increases deformation capacity while supporting greater loads before structural failure. However, minimizing imperfection during fabrication is essential to maximize performance. This approach promotes more efficient, durable, and economically sustainable vessels.
Keywords: Deformations, Buckling, Spherical Shell, Viscoelastic Materials.
Description:
Los cascarones esféricos son estructuras críticas en aplicaciones marinas debido a su susceptibilidad a fallas estructurales bajo presión externa. En el caso del GFRP, los defectos de laminación, especialmente en construcciones artesanales, representan un desafío significativo. Este estudio busca implementar materiales viscoelásticos en bulbos de proa para mejorar su resistencia estructural, reducir deformaciones y optimizar el consumo de combustible, aumentando así la operatividad de las embarcaciones. Se construyeron cinco cascaros esféricos de GFRP, tres con modificación viscoelástica, y se sometieron a ensayos de compresión. Los análisis incluyeron esfuerzos biaxiales, deformaciones locales y fuerzas de membrana. Los resultados mostraron que el cascaron modificado soporto mayores esfuerzos circunferenciales con una menor deformación generada gracias a la influencia del viscoelástico y de una menor presencia de imperfecciones geométricas y de laminación del mismo. Se concluye que el uso de materiales viscoelásticos en GFRP aumenta la capacidad a la deformación con mayor capacidad de carga antes de fallar estructuralmente. Sin embargo, es esencial minimizar las imperfecciones durante la fabricación para maximizar su desempeño. Este enfoque promueve embarcaciones más eficientes, resistentes y económicamente sostenibles.
