Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Matheus Eduardo Wenceslau
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227188
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
id UFSC_6886189c67b0ce7e2c4add051bf5395e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/227188
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteiraEngenharia mecânicaViscoelasticidadeViscoplasticidadePolímerosDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.A literatura indica a possibilidade de aplicação de modelos viscoelásticos fracionários como uma alternativa aos modelos clássicos de ordem inteira. No entanto, não é comum comparar os resultados obtidos utilizando ambas as abordagens em diversas condições de carregamento. Desta forma, neste trabalho é comparada a capacidade preditiva de modelos viscoelásticos (VE) com cinemática infinitesimal e finita, com a evolução viscoelástica dada por equações diferenciais de ordem inteira e fracionária. Além dos viscoelásticos, são também formulados e comparados modelos viscoelásticos-viscoplásticos (VE-VP) com cinemática infinitesimal. As comparações são feitas por meio da realização de procedimentos de ajustes de parâmetros, em condições de carregamento cíclico e em fluência-recuperação, para um polímero termoplástico frequentemente utilizado em próteses biomédicas. Primeiro, os ajustes são realizados de forma independente, em seguida, as duas condições de carregamento são ajustadas simultaneamente. O processo de otimização é conduzido segundo uma abordagem híbrida, utilizando um método heurístico para busca global e outro baseado em gradiente para refinamento da busca local. No contexto das condições experimentais avaliadas, os resultados indicaram que a utilização dos modelos fracionários testados não resultou em melhoria significativa, quando os ajustes são feitos de forma independente. Por outro lado, para a condição de ajuste simultâneo, os modelos fracionários mostraram uma ligeira melhoria, mas ainda não significativa, frente ao maior custo computacional desta classe de modelos. Deve-se também mencionar que a implementação dos modelos fracionários requerem a alteração da arquitetura de código, uma vez que o algoritmo constitutivo incremental não se enquadra na classe usual de algoritmos recursivos a dois instantes. Além disso, os resultados indicaram que os modelos puramente viscoelásticos não foram capazes de representar satisfatoriamente os comportamentos cíclicos e em fluência, enquanto que a incorporação de mecanismos viscoplásticos permitiu aumentar consideravelmente a capacidade preditiva.Abstract: The literature indicates the possibility of applying fractional viscoelastic models as an alternative to the classical integer order models. However, it is not common to compare the results obtained using both approaches under different loading conditions. Thus, in this work the predictive capabilities of viscoelastic models (VE) with infinitesimal and finite kinematics is compared. Besides viscoelastics, viscoelastic-viscoplastic models (VE-VP) with infinitesimal kinematics are also formulated and compared. The comparisons are made by means of parameter fitting procedures in cyclic and in creep-recovery loadings, for a thermoplastic polymer frequently used in biomedical applications. First, fittings are made independently, then both loading conditions are fitted simultaneously. The optimization procedure is conducted according to a hybrid approach, using a heuristic method for global search and another based on gradients for local search. In the context of the experimental conditions evaluated, the results indicated that the use of the fractional models tested did not result in significant improvement, when the fittings are made independently. On the other hand, for the simultaneous fitting, the fractional models showed a slight improvement, but not yet significant, in face of the higher computational cost of this class of models. It should also be mentioned that the implementation of the fractional models requires a change in the code architecture, since the incremental constitutive algorithm does not fit in the usual class of recursive algorithms. Moreover, the results indicated that purely viscoelastic models were not able to satisfactorily represent cyclical and creep behaviors, while the incorporation of viscoplastic mechanisms has considerably increased the predictive capabilities.Fancello, Eduardo AlbertoFarias, Jan-Michel ColomboUniversidade Federal de Santa CatarinaCosta, Matheus Eduardo Wenceslau2021-08-23T14:08:47Z2021-08-23T14:08:47Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis85 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf372350https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227188porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-08-23T14:08:47Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/227188Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-23T14:08:47Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
title Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
spellingShingle Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
Costa, Matheus Eduardo Wenceslau
Engenharia mecânica
Viscoelasticidade
Viscoplasticidade
Polímeros
title_short Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
title_full Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
title_fullStr Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
title_full_unstemmed Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
title_sort Modelagem constitutiva de materiais viscoelásticos e viscoelásticos-viscoplásticos. Uma comparação entre abordagens baseadas em derivadas de ordem fracionária e inteira
author Costa, Matheus Eduardo Wenceslau
author_facet Costa, Matheus Eduardo Wenceslau
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fancello, Eduardo Alberto
Farias, Jan-Michel Colombo
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Costa, Matheus Eduardo Wenceslau
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Viscoelasticidade
Viscoplasticidade
Polímeros
topic Engenharia mecânica
Viscoelasticidade
Viscoplasticidade
Polímeros
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-08-23T14:08:47Z
2021-08-23T14:08:47Z
2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 372350
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227188
identifier_str_mv 372350
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227188
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 85 p.| il., gráfs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808651976384184320

Registros relacionados