Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3801 |
Resumo: | This work presents three-dimensional expansions of the parametric Finite Volume Theory (FVT) for thermal and thermoelastic homogenization of multiphasic composites with periodic microstructure of generalized architecture. The proposed and implemented micromechanical formulations look for, especially, the evaluation of thermal conductivity, elastic properties and thermal expansion coefficients of the mentioned periodic heterogeneous materials. To verify and validate the formulations, some cases involving composites reinforced by long fibers, short fibers and cubic particles are analyzed and discussed. In particular, the work emphasizes the presence of interphases located between the matrix and inclusions, because such interphases can strongly influence the macroscopic behavior of actual composites. The analyses involve investigations with respect to the influences of several factors on the thermal conductive and thermoelastic properties of composite materials. Among these factors, it can be cited: volume fraction of inclusions, fiber aspect ratio, inclusion size, physical properties and thickness of the interphases. The results of these evaluations are compared with others obtained by analytical formulations based on Fourier series, homogenization models that utilize Finite Element Method and, when available, experimental tests. These comparisons demonstrate a good performance of the developed formulations and strengthen the conclusion that, as already established in previous works, the Parametric Finite Volume Theory consists in an excellent numerical tool for the description of the behavior of heterogeneous materials, as well as, is a simple and versatile alternative to the traditional Finite Element Method. Also, it is worthwhile mentioning that the results of the analyses of the different cases of composites, here carried out, contribute to a best understanding about the relations between the macroscopic behaviors and the corresponding microstructural characteristics. |
id |
UFAL_693a2aa4900025a7481fc86b4d55f49b |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/3801 |
network_acronym_str |
UFAL |
network_name_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
repository_id_str |
|
spelling |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfasesThermal and elastic homogennization of periodic composites whit interphasesCompósitos periódicos – InterfasePropriedades termoelásticas efetivasCondutividade térmica efetivaTeoria de volumes finitos tridimensionalPeriodic compositesInterphaseEffective thermal conductivityEffective thermoelastic propertiesThree-dimensional finite volume theoryCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAThis work presents three-dimensional expansions of the parametric Finite Volume Theory (FVT) for thermal and thermoelastic homogenization of multiphasic composites with periodic microstructure of generalized architecture. The proposed and implemented micromechanical formulations look for, especially, the evaluation of thermal conductivity, elastic properties and thermal expansion coefficients of the mentioned periodic heterogeneous materials. To verify and validate the formulations, some cases involving composites reinforced by long fibers, short fibers and cubic particles are analyzed and discussed. In particular, the work emphasizes the presence of interphases located between the matrix and inclusions, because such interphases can strongly influence the macroscopic behavior of actual composites. The analyses involve investigations with respect to the influences of several factors on the thermal conductive and thermoelastic properties of composite materials. Among these factors, it can be cited: volume fraction of inclusions, fiber aspect ratio, inclusion size, physical properties and thickness of the interphases. The results of these evaluations are compared with others obtained by analytical formulations based on Fourier series, homogenization models that utilize Finite Element Method and, when available, experimental tests. These comparisons demonstrate a good performance of the developed formulations and strengthen the conclusion that, as already established in previous works, the Parametric Finite Volume Theory consists in an excellent numerical tool for the description of the behavior of heterogeneous materials, as well as, is a simple and versatile alternative to the traditional Finite Element Method. Also, it is worthwhile mentioning that the results of the analyses of the different cases of composites, here carried out, contribute to a best understanding about the relations between the macroscopic behaviors and the corresponding microstructural characteristics.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorFAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de AlagoasNo presente trabalho são apresentadas extensões tridimensionais da formulação paramétrica da Teoria de Volumes Finitos (TVF) para homogeneização térmica e termoelástica de materiais compósitos multifásicos com microestrutura periódica de arquitetura generalizada. As formulações micromecânicas propostas e implementadas visam, primordialmente, a avaliação da condutividade térmica, das propriedades elásticas e dos coeficientes de dilatação térmica efetivos dos citados materiais periódicos heterogêneos. Para verificar e validar as formulações, variados casos de compósitos reforçados por fibras longas, fibras curtas e partículas cúbicas são analisados e discutidos. Em particular, o trabalho enfatiza a presença de interfases localizadas entre a matriz e as inclusões, uma vez que as mesmas, comprovadamente, podem exercer uma grande influência sobre o comportamento macroscópico dos compósitos reais. As análises incluem investigações a respeito das influências que diversos fatores exercem sobre a condutividade térmica e as propriedades termoelásticas dos materiais compósitos. Como fatores considerados, podem ser citados: a fração volumétrica de inclusões, razão de aspecto de fibras, tamanho de inclusões, propriedades físicas e espessura das interfases. Os resultados dessas avaliações são comparados com outros obtidos por formulações analíticas baseadas em séries de Fourier, modelos de homogeneização que utilizam o Método dos Elementos Finitos e, quando disponíveis, ensaios experimentais. Essas comparações de resultados demonstram um bom desempenho das formulações desenvolvidas e reforçam a conclusão, já enaltecida em trabalhos anteriores, de que a Teoria de Volumes Finitos, em sua versão paramétrica, se apresenta como uma excelente ferramenta numérica para a descrição do comportamento de materiais heterogêneos e como uma simples e versátil alternativa ao tradicional Método dos Elementos Finitos. Vale também destacar que as análises aqui efetuadas para os diferentes casos de compósitos contribuem para um melhor conhecimento das relações entre os seus comportamentos macroscópicos e suas correspondentes características microestruturais.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em MateriaisUFALMarques, Severino Pereira Cavalcantihttp://lattes.cnpq.br/5549269896669107Silva , Antônio Osimar Sousa dahttp://lattes.cnpq.br/5289388662589522Cavalcante, Márcio André Araújohttp://lattes.cnpq.br/0405941326920645Lages, Eduardo Nobrehttp://lattes.cnpq.br/8426984413248108Barros, Felício Bruzzihttp://lattes.cnpq.br/9765621436381704Pituba, José Julio de Cerqueirahttp://lattes.cnpq.br/6503462610408968Vieira , Camila de Sousa Vieira2019-01-31T14:03:41Z2018-12-182019-01-31T14:03:41Z2018-11-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfVIEIRA, Camila de Sousa. Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases. 2018. 158 f. Tese (Doutorado em Materiais) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3801porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2019-01-31T14:03:41Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/3801Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2019-01-31T14:03:41Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases Thermal and elastic homogennization of periodic composites whit interphases |
title |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
spellingShingle |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases Vieira , Camila de Sousa Vieira Compósitos periódicos – Interfase Propriedades termoelásticas efetivas Condutividade térmica efetiva Teoria de volumes finitos tridimensional Periodic composites Interphase Effective thermal conductivity Effective thermoelastic properties Three-dimensional finite volume theory CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
title_short |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
title_full |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
title_fullStr |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
title_full_unstemmed |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
title_sort |
Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases |
author |
Vieira , Camila de Sousa Vieira |
author_facet |
Vieira , Camila de Sousa Vieira |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Marques, Severino Pereira Cavalcanti http://lattes.cnpq.br/5549269896669107 Silva , Antônio Osimar Sousa da http://lattes.cnpq.br/5289388662589522 Cavalcante, Márcio André Araújo http://lattes.cnpq.br/0405941326920645 Lages, Eduardo Nobre http://lattes.cnpq.br/8426984413248108 Barros, Felício Bruzzi http://lattes.cnpq.br/9765621436381704 Pituba, José Julio de Cerqueira http://lattes.cnpq.br/6503462610408968 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Vieira , Camila de Sousa Vieira |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Compósitos periódicos – Interfase Propriedades termoelásticas efetivas Condutividade térmica efetiva Teoria de volumes finitos tridimensional Periodic composites Interphase Effective thermal conductivity Effective thermoelastic properties Three-dimensional finite volume theory CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
topic |
Compósitos periódicos – Interfase Propriedades termoelásticas efetivas Condutividade térmica efetiva Teoria de volumes finitos tridimensional Periodic composites Interphase Effective thermal conductivity Effective thermoelastic properties Three-dimensional finite volume theory CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
description |
This work presents three-dimensional expansions of the parametric Finite Volume Theory (FVT) for thermal and thermoelastic homogenization of multiphasic composites with periodic microstructure of generalized architecture. The proposed and implemented micromechanical formulations look for, especially, the evaluation of thermal conductivity, elastic properties and thermal expansion coefficients of the mentioned periodic heterogeneous materials. To verify and validate the formulations, some cases involving composites reinforced by long fibers, short fibers and cubic particles are analyzed and discussed. In particular, the work emphasizes the presence of interphases located between the matrix and inclusions, because such interphases can strongly influence the macroscopic behavior of actual composites. The analyses involve investigations with respect to the influences of several factors on the thermal conductive and thermoelastic properties of composite materials. Among these factors, it can be cited: volume fraction of inclusions, fiber aspect ratio, inclusion size, physical properties and thickness of the interphases. The results of these evaluations are compared with others obtained by analytical formulations based on Fourier series, homogenization models that utilize Finite Element Method and, when available, experimental tests. These comparisons demonstrate a good performance of the developed formulations and strengthen the conclusion that, as already established in previous works, the Parametric Finite Volume Theory consists in an excellent numerical tool for the description of the behavior of heterogeneous materials, as well as, is a simple and versatile alternative to the traditional Finite Element Method. Also, it is worthwhile mentioning that the results of the analyses of the different cases of composites, here carried out, contribute to a best understanding about the relations between the macroscopic behaviors and the corresponding microstructural characteristics. |
publishDate |
2018 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2018-12-18 2018-11-30 2019-01-31T14:03:41Z 2019-01-31T14:03:41Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
VIEIRA, Camila de Sousa. Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases. 2018. 158 f. Tese (Doutorado em Materiais) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018 http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3801 |
identifier_str_mv |
VIEIRA, Camila de Sousa. Homogeneização térmica e elástica de compósitos periódicos com interfases. 2018. 158 f. Tese (Doutorado em Materiais) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018 |
url |
http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3801 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Alagoas Brasil Programa de Pós-Graduação em Materiais UFAL |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Alagoas Brasil Programa de Pós-Graduação em Materiais UFAL |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL) instacron:UFAL |
instname_str |
Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
instacron_str |
UFAL |
institution |
UFAL |
reponame_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
collection |
Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
repository.mail.fl_str_mv |
ri@sibi.ufal.br |
_version_ |
1748233734770917376 |