Análise numérico-experimental do comportamento superelástico das ligas Níquel-Titânio com memória de forma

• Autor(a) principal: Hilário, Jean César
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/24566
• topic: Ligas com memória de forma; Estudo numérico-experimental; Caracterização do comportamento do material; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

O trabalho desenvolvido no âmbito do Instituto Politécnico de Bragança engloba a caracterização do comportamento superelástico de uma liga com memória de forma (LMF) composta em sua maioria por Níquel e Titânio (NiTi). Através de estudos experimentais e calibração de modelos numéricos pretende-se simular o comportamento ímpar das ligas, com o intuito de possibilitar o desenvolvimento de dispositivos capazes de atenuar vibrações indesejadas de altas amplitudes, como em fenômenos de sismos. Uma LMF possui duas propriedades que destacam a sua categoria dos demais materiais inteligentes, o efeito memória de forma e a superelasticidade. O primeiro consiste na capacidade do material em retornar a uma forma pré-definida após sofrer uma deformação aparentemente plástica, enquanto que a segunda indica a formação de um laço de histerese no diagrama tensão-deformação sendo um mecânismo de dissipação de energia. Estudos realizados utilizando o software Ansys® APDL™ apresentaram o comportamento de um provete cilíndrico feito com a liga de NiTi em uma condição quásiestática e dinâmica, na forma de carregamentos cíclicos, onde um algoritmo foi implementado no software Matlab® com o intuito de permitir a simulação deste último comportamento. Essa aproximação utiliza equações para atualizar as propriedades características do provete conforme ocorre a evolução temporal da simulação. Ensaios de tração foram realizados, sob a forma de ruptura assim como cíclicos, com o objetivo de obter as propriedades características dos materiais disponíveis e permitir a calibração dos modelos numéricos. De forma a complementar a caracterização do material realizou-se um ensaio dinâmico para obtenção da frequência de vibração de um provete utilizando técnicas de processamento de imagem resultando na primeira frequência natural da liga. A comprovação do resultado obtido deu-se por uma análise modal utilizando o software SolidWorks® apresentando valores compatíveis. A partir dos estudos numéricos e experimentais realizados, conclui-se que o objetivo de caracterizar propriedades básicas do material foi bem sucedida, uma vez que as técnicas experimentais foram adaptadas de forma a permitir a calibração de modelos numéricos com o intuito de que a simulação de futuras aplicações possam permitir uma implementação mais rápida da tecnologia.