Termomecânica em compósitos reforçados com fibras e na presença de elementos particulados

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Salomão, Rafael Corrêa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: composite solids; FEM; fiber; fibra; inclusions; inclusões; MEF; sólido compósito; termomecânica; thermomechanics; transferência de calor transiente; transient heat transfer
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-13122021-122020/

Sólidos compósitos são de grande utilidade para a engenharia na criação de materiais com características desejáveis. Além do mais, é de extrema importância a capacidade de avaliar o comportamento adequado destes materiais e, sobretudo, sem incorrer nos diversos problemas e limitações que possam surgir. Apresenta-se neste trabalho nova formulação para a modelagem de problemas termomecânicos de meios reforçados por fibras e elementos particulados, representando inclusões, de forma que suas respectivas malhas de elementos finitos se mantenham independentes. Com o desacoplamento destas malhas, evita-se o respectivo aumento no número de graus de liberdade do sistema e tampouco se faz necessário alçar mão de técnicas de homogeneização das fases. A modelagem do campo mecânico é efetuada por meio do Método dos Elementos Finitos Posicional, que é uma versão Lagrangeana total do método dos elementos finitos baseada em posições. Para o campo térmico, a modelagem é realizada por meio do método dos elementos finitos convencional. Para ambos os campos, faz-se o uso da técnica de embutimento descrita no trabalho para a inclusão das fibras e partículas. É considerado um modelo termomecânico desacoplado, em que há apenas influência do campo térmico sobre o campo mecânico, com a ocorrência de fenômenos de plasticidade e propriedades térmicas dependentes da temperatura. Diversos exemplos ao longo do texto são propostos para a validação e avaliação da formulação. Por meio destes, é possível concluir que a técnica de embutimento é capaz de satisfatoriamente modelar e representar compósitos reforçados por fibras e partículas submetidos à carregamentos termomecânicos. Com o emprego da técnica de embutimento para os campos mecânico e térmico o modelo proposto neste trabalho contribui para o estado da arte na modelagem de compósitos sob regime termomecânico, contemplando-se efeitos de não linearidade geométrica e física, ao possibilitar maior liberdade na análise de compósitos quanto ao número de inclusões, fases, orientação, formato ou arranjo interno.