Caracterização numérico-experimental do comportamento mecânico da madeira submetida a regimes de carregamento cíclico

• Autor(a) principal: Rodrigues, David José Gonçalves
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/5829
• topic: Madeira; Fratura; Fadiga dos materiais; Comportamento mecânico

Atualmente tem vindo a observar-se que é cada vez mais frequente a construção de estruturas de madeira devido às atuais preocupações em atingir uma economia e um desenvolvimento sustentáveis. Contudo, a madeira sendo um material com uma estrutura heterogénea e anisotrópica, apresenta grande variabilidade das suas propriedades mecânicas, e, como tal, coloca desafios específicos que urge conhecer, designadamente o seu comportamento à fratura (quase estática) e à fadiga. A madeira é um material quase-frágil pois quando é submetido à fratura ou à fadiga, se caracteriza pela formação de uma zona de processo de fratura (ZPF) na extremidade da fenda, onde surgem vários fenómenos de degradação estrutural, que são responsáveis pela dissipação de energia não desprezável, tornando previsível o seu colapso mecânico. A realização desta Dissertação de mestrado tem como objetivo caracterizar o comportamento à fadiga da madeira de Pinus pinaster Ait., em modo I. Para tal, submeteu-se o material em questão, a ensaios mecânicos de fratura e de fadiga, usando provetes de configuração DCB (Double Cantilever Beam). O procedimento usado na obtenção da tenacidade à fratura (GIc) foi o método de calibração da flexibilidade baseado na Teoria de Vigas, CBBM (Compliance Based Beam Method). Este método apresenta a vantagem de dispensar a medição do comprimento de fenda durante o ensaio de fratura. Adicionalmente, procurou-se avaliar a influência da orientação dos anéis de crescimento da madeira no valor de GIc avaliado. O CBBM foi também utilizado para o tratamento dos resultados dos ensaios de fadiga, de modo a obter os coeficientes da Lei de Paris de cada série de carregamento testada, tendo sido analisadas duas hipóteses diferentes no valor de tenacidade a usar para esse efeito. Por último, foram executadas simulações numéricas, recorrendo ao método dos elementos finitos e às leis de dano coesivo, com o intuito de examinar o ajuste dos resultados numéricos à resposta obtida nos ensaios de fadiga, e assim proceder à validação do método proposto nesta Tese.