Estudo numérico-experimental de fadiga no domínio do tempo de vigas sanduíches viscoelásticas empregando o modelo fracionário com recorrência

• Autor(a) principal: Garcia, Gabriella Faina
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34081; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.8
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS; Viscoelásticos; FDM; Fadiga; Método Rainflow; Regra de Palmgren-Miner; Viscoelastic materials; Fractional Derivative Model; Fatigue; Sandwich structures; Rainflow method; Palmgren-Miner rule; Engenharia mecânica; Sólidos elásticos; Cálculos numéricos; Viscosidade

A fadiga é um processo que envolve sucessivos danos acumulativos até a falha de uma peça em decorrência do carregamento cíclico imposto. Uma maneira de aumentar a vida em fadiga de uma estrutura é utilizando técnicas especializadas ou mesmo técnicas de controle de vibração. Dentre as técnicas de controle passivo de vibrações, os materiais viscoelásticos têm dispertado grande interesse da comunidade científica mundial e das indústrias aeronáuticas. Isto se deve em função do baixo custo de aplicação e manutenção desses materiais comparado com outras técnicas, além da sua grande eficiência. Entretanto, um inconveniente é a forte dependência do seu comportamento em relação à frequência da excitação e da temperatura de operação, o que impõe dificuldades para a modelagem de sistemas viscoelásticos, principalmente para o estudo da fadiga no tempo. Neste sentido, este trabalho apresenta uma estratégia promissora para o estudo da fadiga de sistemas viscoelásticos no domínio do tempo. Para tanto, é utilizado um modelo derivativo fracionário com uma fórmula de recorrência para representar o comportamento dinâmico do material viscoelástico no tempo. Para o estudo da fadiga, o modelo viscoelástico proposto aqui é combinado com os métodos de contagem Rainflow e Palmgren-Miner. Os resultados numéricos demonstram a eficácia da metodologia proposta, além de mostrar a influência de parâmetros ambientais e operacionais na eficiência do tratamento viscoelástico em termos da vida em fadiga. Por fim, com o intuito de verificar as implementações feitas no código próprio em MATLAB©, os resultados numéricos de uma viga sanduíche sujeita a uma excitação na base são confrontados com os obtidos de experimentos para uma dada condição de excitação e temperatura de operação. Através dos resultados obtidos, fica evidente a eficiência dos materiais viscoelásticos para o aumento da vida em fadiga de sistemas dinâmicos sujeitos a vibrações indesejáveis. Além disso, foi demonstrado a eficiência da metodologia proposta para o estudo da vida em fadiga no domínio do tempo de sistemas dinâmicos contendo materiais viscoelásticos.