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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/31908
Tipo: TCC
Título: Estudo e desenvolvimento de software para homogeneização das propriedades elásticas de materiais heterogêneos bifásicos através da micromecânica dos campos médios
Autor(es): Pires, Raul Bernardo de Pontes
Primeiro Orientador: Rodrigues, Marcelo Cavalcanti
Resumo: Este trabalho tem por objetivo desenvolver um software para homogeneização de materiais heterogêneos através da micromecânica dos campos médio utilizando os métodos de homogeneização Dilute suspension, Auto-consistente, Mori-Tanaka e Esquema diferencial. Com base nisso, foi elaborado um algoritmo para a determinação das propriedades efetivas elásticas de um material bifásico através das principais técnicas para as seguintes geometrias de inclusão: esférica, fibras alinhadas e desalinhadas, podendo as duas últimas ter formato prolate ou oblate todas dispostas aleatoriamente no espaço. Este algoritmo foi transformado no software Calc-Composite, utilizando a linguagem MATLAB. Através da literatura e do DIGIMAT foi feito a validação do código. Os resultados obtidos com o Calc-Composite para os principais métodos de homogeneização foram comparados com resultados experimentais e com a técnica de elementos finitos, onde o Esquema diferencial apresentou os melhores resultados para frações volumétricas elevadas. Com o auxílio do Calc-Composite, foi feito um estudo da influência da geometria no módulo de Young de um material compósito, sendo notado que as fibras alinhadas apresentam maior rigidez quando comparadas a fibras desalinhdas e a inclusão esférica. Observou-se também que a rigidez de um material heterogêneo com inclusões em formato de esferoide, cresce à medida que a razão de aspecto se distancia de 1 pela esquerda ou direita, atingindo um valor limite, onde o aumento ou decréscimo da razão de aspecto não mais terá influência significativa na rigidez do material.
Abstract: Initially, a bibliographic study was carried out on the micromechanics of the mean fields for heterogeneous materials and on the Dilute suspension, Self-consistent, Mori-Tanaka and Differential Scheme homogenization methods. Based on this, an algorithm was developed to determine the effective elastic properties of a two-phase material through the main techniques for the following inclusion geometries: spherical, aligned and misaligned fibers, the last two being able to have a prolate or oblate shape, all arranged randomly in the space. This algorithm was transformed in the Calc-Composite software, using the MATLAB language. Through the literature and DIGIMAT, the code validation was carried out. The results obtained with Calc-Composite for the main homogenization methods were compared with experimental results and with the finite element technique, where the Differential Scheme presented the best results for high volumetric fractions. With the help of Calc-Composite, a study was carried out on the influence of geometry on the Young's modulus of a composite material, noting that aligned fibers present greater stiffness when compared to misaligned fibers and spherical inclusion. It was also observed that the stiffness of a heterogeneous material with spheroid-shaped inclusions increases as the aspect ratio moves away from 1 on the left or right, reaching a limit value, where the increase or decrease of the aspect ratio does not more will have a significant influence on the stiffness of the material.
Palavras-chave: Micromecânica dos campos médios
MATLAB
Calc-Composite
Materiais heterogêneos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/31908
Data do documento: 20-Abr-2022
Aparece nas coleções:TCC - Engenharia Mecânica

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