Estudo de modelos constitutivos anisotrópicos para simulação do comportamento mecânico de tendões submetidos a grandes deformações e dano mecânico

• Autor(a) principal: Alves, Gabriel Paiva
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/127819
• topic: Engenharia mecânica; Tendons; Constitutive models; Anisotropy; Mechanical damage

A engenharia biomecânica vem dando especial atenção ao estudo e simulação de tecidos biológicos a fim de prever numericamente o comportamento de sistemas biomecânicos quando submetido a diferentes solicitações. Modelos capazes de representar adequadamente as respostas mecânicas desses materiais podem contribuir com profissionais da área da saúde no aprimoramento de técnicas para prevenção e tratamento de lesões, além de auxiliar no desenvolvimento de dispositivos médicos e procedimentos cirúrgicos. Este trabalho, portanto, tem como foco o estudo de modelos constitutivos adequados para simular tendões, visto que esses tecidos são fortemente solicitados mecanicamente. Eles podem apresentar comportamento mecânico complexo de ser representado matematicamente, envolvendo grandes deformações, resposta mecânica não linear, anisotropia, dano mecânico e sensibilidade a velocidade de deformação. Neste trabalho é apresentado um estudo e implementação de modelos hiperelásticos anisotrópicos com danificação mecânica a fim de contornar as dificuldades de simulação da resposta de um tendão quando submetido a grandes deformações sob baixas velocidades de carregamento. Para tanto, foram realizados ajustes de parâmetros para diferentes combinações de leis hiperelásticas e de evolução de dano encontradas na literatura, de forma a encontrar a melhor combinação para o resultado experimental de um ensaio de tração uniaxial monotônico quase-estático. Dessa forma, foi obtido um modelo constitutivo capaz de reproduzir de forma adequada o comportamento observado. Além disto, são apresentados testes numéricos demonstrando a capacidade do modelo implementado em representar a resposta esperada para carregamentos cíclicos de carga e descarga com tensões trativas e compressivas.