Análise experimental e computacional para ensaio flexão de materiais
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ |
Texto Completo: | https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/14355 |
Resumo: | Os ensaios destrutivos são os mais utilizados para a caracterização das propriedades mecânicas dos materiais e os que melhor permitem determinar os esforços a que um determinado material pode ser submetido. Nestes métodos de ensaio, os corpos de prova são inutilizados, impedindo sua reutilização, devido o aparecimento de marcas, deformações ou fraturas. Realizar sucessivos ensaios deste gênero demanda a utilização de uma grande quantidade de material e alto custo experimental. Assim como em outras áreas, devido a necessidade da redução de custos e tempo para realização das pesquisas, a utilização de softwares de simulação computacional baseados em Métodos de Elementos Finitos (MEF) vem a ser uma boa opção. O trabalho consiste em realizar um estudo experimental-computacional para descrever o comportamento mecânico do Poliestireno Expandido (EPS), pelo método do ensaio de flexão. Para o ensaio foi utilizada uma prensa mecânica, construída com material de custo reduzido e automatizada com o auxílio da plataforma de prototipagem Arduíno Uno R3®, de hardware livre, que utiliza o microcontrolador ATMEGA328, dispositivo este que permite realizar a interface entre dispositivos físicos e eletrônicos. O microcontrolador recebe uma programação baseada na linguagem C/C++, sendo responsável pelo controle do equipamento que realiza os ensaios e também pela aquisição dos dados dos sensores de força. Um dos sensores produz uma tensão elétrica quando submetido a uma pressão (piezoelétrico) e um dispositivo eletromecânico mede os pulsos elétricos a partir do movimento rotacional de seu eixo (encoder). Para a caracterização do material que constitui a placa de Poliestireno Expandido (EPS), esta foi submetida a um ensaio de flexão permitindo determinar os valores da força necessária para quebrar a placa, os sons emitidos no processo de ruptura, e a deflexão máxima suportada pela placa. Uma vez realizada à caracterização mecânica do material, os ensaios mecânicos de flexão serão reproduzidos computacionalmente em software baseado em Método de Elementos Finitos de pacote fechado, a fim de validar os resultados experimentais para o ensaio destrutivo para o equipamento desenvolvido. Os resultados experimentais, para o protótipo desenvolvido, foram comparação com os resultados pelo Método de Elementos Finitos para as curvas de tensão por deformação, onde para uma deformação de até 2% as curvas apresentam o mesmo comportamento e determinam os mesmos valores para o Módulo de Elasticidade do material, |
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Realizar sucessivos ensaios deste gênero demanda a utilização de uma grande quantidade de material e alto custo experimental. Assim como em outras áreas, devido a necessidade da redução de custos e tempo para realização das pesquisas, a utilização de softwares de simulação computacional baseados em Métodos de Elementos Finitos (MEF) vem a ser uma boa opção. O trabalho consiste em realizar um estudo experimental-computacional para descrever o comportamento mecânico do Poliestireno Expandido (EPS), pelo método do ensaio de flexão. Para o ensaio foi utilizada uma prensa mecânica, construída com material de custo reduzido e automatizada com o auxílio da plataforma de prototipagem Arduíno Uno R3®, de hardware livre, que utiliza o microcontrolador ATMEGA328, dispositivo este que permite realizar a interface entre dispositivos físicos e eletrônicos. O microcontrolador recebe uma programação baseada na linguagem C/C++, sendo responsável pelo controle do equipamento que realiza os ensaios e também pela aquisição dos dados dos sensores de força. Um dos sensores produz uma tensão elétrica quando submetido a uma pressão (piezoelétrico) e um dispositivo eletromecânico mede os pulsos elétricos a partir do movimento rotacional de seu eixo (encoder). Para a caracterização do material que constitui a placa de Poliestireno Expandido (EPS), esta foi submetida a um ensaio de flexão permitindo determinar os valores da força necessária para quebrar a placa, os sons emitidos no processo de ruptura, e a deflexão máxima suportada pela placa. Uma vez realizada à caracterização mecânica do material, os ensaios mecânicos de flexão serão reproduzidos computacionalmente em software baseado em Método de Elementos Finitos de pacote fechado, a fim de validar os resultados experimentais para o ensaio destrutivo para o equipamento desenvolvido. Os resultados experimentais, para o protótipo desenvolvido, foram comparação com os resultados pelo Método de Elementos Finitos para as curvas de tensão por deformação, onde para uma deformação de até 2% as curvas apresentam o mesmo comportamento e determinam os mesmos valores para o Módulo de Elasticidade do material,The destructive tests are most often used to characterize the mechanical properties of materials and to allow better determine the efforts to which a particular material may be subjected. In these test methods, the specimens are destroyed, preventing their re-use, due to the appearance of marks, deformations or fractures. Do successive trials of this kind require the use of a large amount of material and high experimental cost. As in other areas, due to the need to reduce costs and time to carry out the research, the use of computer simulation software based on Finite Element Methods (FEM) has to be a good option. The work consists in carrying out an experimental-computational study to describe the mechanical behavior of Expanded Polystyrene (EPS), by the bending test method. For the test a mechanical press was used, built with cost-effective and automated material with the aid of the free hardware Arduino Uno R3® prototyping platform, which uses the ATMEGA328 microcontroller, this device allows the interface between physical and electronic devices. The microcontroller receives a programming based on C / C ++ language, being responsible for the control of equipment that performs the tests and also the acquisition of the data of the force sensors. One of the sensors produces an electric voltage when subjected to a pressure (piezoelectric) and an electromechanical device measures the electrical pulses from the rotational movement of its axis (encoder). For the characterization of the material that constitutes the Expanded Polystyrene (EPS), this was subjected to a bending test allowing to determine the values of the force needed to break the board, the sounds emitted in the breakdown process, and the maximum deflection supported by board. Once performed the mechanical characterization of the material, the mechanical flexural tests will be reproduced computationally in software based on Closed Package Finite Element Method, in order to validate in order to validate the experimental results for the destructive test for the developed equipment. The experimental results for the developed prototype were compared with the results by the Finite Element Method for the stress strain curves, where for a deformation of up to 2% the curves present the same behavior and determine the same values for the Modulus of Elasticity of the material, which allows to validate the experimental results.application/pdfporUniversidade Federal Rural do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e ComputacionalUFRRJBrasilInstituto de Ciências ExatasElementos finitosEnsaio de flexãoArduínoMatemáticaAnálise experimental e computacional para ensaio flexão de materiaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://tede.ufrrj.br/retrieve/6871/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/20270/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/26605/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/33020/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/39370/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/45790/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/52112/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/retrieve/58606/2016%20-%20Bruno%20Areal%20de%20Santana.pdf.jpghttps://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/1927Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-27T19:34:29Z No. of bitstreams: 1 2016 - Bruno Areal de Santana.pdf: 2797417 bytes, checksum: e811972dd69f90c08ce89aead484426d (MD5)Made available in DSpace on 2017-07-27T19:34:29Z (GMT). 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