Análise termomecânica de materiais com gradação funcional

• Autor(a) principal: Silva, Diogo Raniere Ramos e
• Data de Publicação: 2019
• Outros Autores: Medeiros Júnior, Marcelo Silva, Parente Junior, Evandro
• Tipo de documento: Artigo de conferência
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
• Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61733
• topic: Materiais com gradação funcional; Método dos elementos finitos; Análise termomecânica

Materiais com gradação funcional (MGF) foram primeiramente estudados no Japão no início da década de 1980. Esses materiais foram desenvolvidos para atuar como barreiras térmicas em reatores de fusão e na indústria aeroespacial, devido aos elevados gradientes de temperatura às quais estas estruturas são submetidas. Esse tipo de compósito geralmente é formado por dois materiais, usualmente cerâmica e metal. O uso da cerâmica proporciona melhor comportamento frente a cargas térmicas, enquanto que melhores propriedades mecânicas s˜ao obtidas graça à matriz metálica. As frações de volume variam ao longo de uma direção predefinida para se obter o comportamento termomecânico desejado. Devido à variação das propriedades mecânicas, a obtenção de soluções analíticas para estruturas com MGFs se torna mais difícil, sendo necessária a utilização de métodos numéricos para análise de estruturas com MGFs. Portanto, neste trabalho realiza-se um estudo sobre a aplicação de MGFs a placas submetidas a diferentes cargas mecânicas e térmicas. Para isso, são implementadas sub-rotinas de usuário (UMAT e UMATHT) no programa de elementos finitos ABAQUS de forma a representar a variação espacial das propriedades termomecânicas. Diferentes métodos de homogeneização são utilizados para avaliar as propriedades efetivas desses compósitos como função das frações de volume. Neste trabalho, as cargas mecânicas e térmicas s˜ao aplicadas e os resultados s˜ao comparados com soluções analíticas encontradas na literatura, as quais consideram o desacoplamento entre os campos térmico e mecânico. Após a validação, realiza-se um estudo paramétrico que considera diferentes métodos de homogeneização e frações de volume.