Desenvolvimento e validação numérico-experimental de corpo de prova unificado para ensaios mecânicos de polímeros termoplásticos injetados

• Autor(a) principal: Tavares, D. B.
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/75
• topic: Termoplásticos; Termoplásticos - ensaios mecânicos

Os componentes poliméricos termoplásticos de engenharia são em sua grande maioria produzidos por injeção e no geral são submetidos a carregamentos multiaxiais, tornando necessário conhecer as propriedades mecânicas para diferentes formas de carregamentos com o objetivo de otimizar ao máximo o produto em desenvolvimento. Porém, o panorama atual das normas técnicas define a realização de ensaios de tração, compressão e torção com corpos de provas distintos e metodologias não diretamente comparáveis, dadas as diferentes geometrias, volumes amostrados e os diferentes campos de tensões nos corpos de prova. Portanto, é de potencial relevância obter um corpo de prova com geometria unificada que possa ser utilizado para todos os tipos de ensaios mencionados anteriormente, e desta forma promover a comparabilidade de resposta dos polímeros para diferentes carregamentos, o que permitirá adotar uma metodologia robusta para o estudo do desbalanceamento destes materiais e do seu emprego em componentes complexos reais. Seguindo trabalhos anteriores do mesmo grupo de pesquisa, que efetuaram estudos exploratórios da existência de desbalanceamento nas propriedades dos polímeros e que fizeram propostas numéricas de novas geometrias de corpos de prova, este trabalho objetiva a proposição e validação de um corpo de prova unificado que possa ser injetado e atenda aos ensaios de tração, compressão e torção, com eficiência e repetibilidade. A metodologia envolveu o projeto do corpo de prova, simulação de elementos finitos para garantir uma geometria viável, projeto e construção de um molde de injeção, realização do processo de injeção de termoplásticos usuais e ensaios de tração, compressão e torção, com foco na validação final. Os resultados obtidos por meio das simulações numéricas da geometria unificada demonstraram uniformidade dos campos de tensões até próximo ou acima da tensão de instabilidade. O molde de injeção proposto atendeu aos resultados objetivados, com isenção de bolhas na região útil das amostras. Os ensaios experimentais demonstraram que a geometria unificada foi capaz de atender aos ensaios propostos, com repetibilidade e reprodutibilidade, tornando também possível a determinação do desbalanceamento com elevado grau de precisão.