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https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3823
Tipo: | Tese |
Título: | Influência da inserção de fios de memória de forma em materiais compósitos na resposta ao impacto |
Autor(es): | JUNQUEIRA, Diego Morais |
Primeiro Orientador: | ANCELOTTI JUNIOR, Antonio Carlos |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | GOMES, Guilherme Ferreira |
Resumo: | Nas ultimas décadas, tornou-se cada vez mais comum a busca por materiais de alto desempenho, ou seja, materiais que conciliam baixo peso e alta resistência mecânica. Uma solução encontrada para esta demanda foram os compósitos reforçados com fibras e matriz polimérica. Entretanto, os materiais compósitos ainda possuem certa deficiência quanto a resistência à colisões (crashworthiness) onde uma solução para este problema encontra-se na utilização de materiais inteligentes (smart materials) como as ligas de memória de forma (NiTi) inseridos no laminado. Sendo assim, este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um equacionamento, utilizando planejamento de experimentos, capaz de prever a capacidade de absorção de energia ao impacto em materiais compósitos de fibra de vidro e matriz de resina epóxi com fios de NiTi inseridos. Além disso, propor um modelo, por meio de simulação numérica pelo método dos elementos finitos (MEF) visando encontrar uma correlação com a análise experimental e consequentemente um modelo confiável para utilização em trabalhos futuros. A seleção da liga de NiTi (Martens ítica ou Superelástica) a ser utilizada nos corpos de prova para impacto deu-se pela ferramenta de planejamento de experimentos em arranjo fatorial completo com Análise Dinâmico Mecânica (DMA). Após a seleção do o estatisticamente adequado (Superelástico), foi realizada a fabricação dos corpos de prova via VARTM com três variáveis de projeto (Diâmetro, Espaçamento e Posição no Laminado) seguindo um arranjo fatorial fracionado e os ensaios de impacto de baixa velocidade para medir a absorção de energia foram conduzidos segundo a norma ASTM D7136. Os resultados obtidos por meio dos ensaios de impacto mostraram que existe um aumento na absorção de energia quando o fio de NiTi esta presente no compósito. Um modelo através de simulação numérica não linear (Análise Dinâmica) foi realizado e seus resultados foram comparados com os obtidos experimentalmente mostrando que existe uma excelente correlação (acima de 95%). |
Abstract: | In recent decades, the search for high-performance materials has become increasingly common, that is, materials that combine low weight and high mechanical strength. A solution found was composites reinforced with fibers and polymeric matrix. However, composite materials still have a certain deficiency of crashworthiness where a solution to this problem lies in the use of smart materials such as shape memory alloys (NiTi) inserted into the laminate. Therefore, this work has as main objective the development an equation, using design of experiments, capable of predicting the energy absorption capacity upon impact in composite materials of fiberglass and epoxy resin matrix with inserted NiTi wires. In addition, propose a model, through numerical simulation by the finite element method (FEM) in order to find a correlation with the experimental analysis and consequently a reliable model for use in future work. The selection of the NiTi alloy (Martensitic or Superelastic) to be used in the impact specimens was carried out through the design of experiments in a complete factorial arrangement with Dynamic Mechanical Analysis (DMA). After selecting the statistically adequate wire (Superelastic), the test specimens were manufactured for VARTM with three design variables (Diameter, Spacing and Position in the Laminate) following a fractional factorial arrangement and the dropweight impact test to measure the energy absorption were conducted according to the ASTM D7136 standard. The results obtained through the impact tests showed that there is an increase in energy absorption when the NiTi wire is present in the composite. A model through non-linear numerical simulation (Dynamic Analysis) was carried out and its results were compared with those obtained experimentally, showing that there is an excellent correlation (above 95%). |
Palavras-chave: | Materiais compósitos Resistência ao impacto Ligas de memória de forma Elementos finitos Planejamento de experimentos |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
Sigla da Instituição: | UNIFEI |
metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3823 |
Data do documento: | 31-Mar-2023 |
Aparece nas coleções: | Teses |
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