Simulação e validação experimental de termografia ativa para compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras contínuas produzidos por manufatura aditiva

• Main Author: Silva, Henrique Vieira da
• Publication Date: 2021
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10362/131779
• topic: Ensaios Não Destrutivos (END); Manufatura Aditiva (MA); Materiais Compósitos; Simulação Numérica; Termografia Transiente Ativa (TTA); Termografia Transiente Duplamente Ativa (TTDA); Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Os materiais compósitos de matriz polimérica (CMP) são cruciais na engenharia e quando obtidos por Manufatura Aditiva (MA) tornam a sua inspeção um desafio. A inspeção rápida, não invasiva, automatizável e a produção de uma imagem sobreponível com a peça potencia a Termografia (Ta) nos Ensaios Não Destrutivos (END) dos CMP. Os principais objetivos desta dissertação foram: com base em simulações numéricas preliminares, fabricar provetes em CMP por Fused Deposition Modelling (FDM®); ensaiar experimentalmente por Termografia Transiente Ativa (TTA) e Duplamente Ativa (TTDA) os provetes produzidos; e identificar os novos modelos numéricos para a simulação numérica da TTA e da TTDA. Os provetes reforçados com fibras contínuas de carbono, de vidro, de Kevlar®, e os provetes sem reforço foram fabricados com sucesso numa impressora 3D convencional adaptada para a impressão com fibras embebidas, sendo que duas delaminações foram incutidas artificialmente a diferentes profundidades. Foram realizados 260 ensaios experimentais e, em conjunto com a simulação dos modelos numéricos, fez-se uma análise das respostas transientes térmicas, tendo sido quantificada a influência das propriedades térmicas das fibras contínuas nos parâmetros da Ta. A validação dos novos modelos numéricos foi realizada tendo como referência os ensaios experimentais, tendo-se apresentado uma correlação muito boa dos resultados da simulação numérica com os resultados experimentais. A simulação numérica torna-se assim indispensável à plena compreensão dos fenómenos envolvidos, sendo o desenvolvimento e a validação dos modelos numéricos um elemento-chave no avanço da Ta como END dos CMP obtidos por FDM®.