Identificação de propriedades elásticas da madeira à escala dos anéis de crescimento por um método de elementos finitos iterativo

• Autor(a) principal: Freitas, João Pedro Faria de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/9689
• topic: Madeira; Método dos elementos finitos

A identificação de propriedades mecânicas com gradientes espaciais é necessária numa vasta classe de materiais. Estes podem ser de origem biológica, como, por exemplo, a madeira ou o tecido ósseo, ou sintéticos, como os materiais com gradientes funcionais de propriedades. A abordagem clássica em mecânica experimental não é contudo adequada para a caraterização destes materiais, pois assenta em pressupostos e modelos mecânicos para os quais o campo de deformação é homogéneo (tração, compressão) ou eventualmente linear (flexão, torção). O advento da era digital em técnicas óticas abriu caminho para a fotomecânica como uma nova disciplina que combina o uso da fotônica (a ciência e a tecnologia de geração, transmissão, modulação e deteção de luz) para a medição de quantidades cinemáticas relevantes na engenharia. Estas técnicas de campo permitem medir, com resolução espacial e exatidão adequados, informação experimental ao longo de toda uma região de interesse. Desta forma, pode aceder-se a gradientes de deformação que podem ser gerados, quer pelo tipo de carregamento, quer pela estrutura interna do substrato do material em análise. Este trabalho tem como intuito a caraterização do comportamento elástico dos tecidos de lenho inicial e lenho final da madeira de P. pinaster Ait. ao nível dos anéis de crescimento. A abordagem propõe um ensaio de compressão em amostras de tecido no plano radial-tangencial. As medições são obtidas pela técnica de correlação digital de imagem. Um modelo de elementos finitos com geometria e condições de fronteira reais é proposto. A geometria é definida na imagem inicial do provete em repouso. As condições de fronteira são prescritas nos nós do modelo por extrapolação dos deslocamentos na fronteira, obtidos por correlação de imagem. A identificação é conseguida recorrendo a um algoritmo de optimização, minimizando a diferença entre a previsão do modelo em relação às observações dos deslocamentos para as oito propriedades ortotrópicas dos lenhos inicial e final. O método de identificação baseado no método dos elementos finitos iterativo mostrou-se eficiente na identificação das propriedades elásticas. Há, contudo necessidade de explorar novos algotimos de otimização robustos na pesquisa de soluções ótimas globais, bem como configurações de ensaios gerando campos cinemáticos heterogéneos mais equilibrados e estendidos na região de interesse.