Caracterização e avaliação da preditibilidade de modelos isotrópicos e ortotrópicos para materiais impressos com foco em otimizações topológicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Wernke, Arthur Pereira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/24054
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2019.
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spelling Wernke, Arthur PereiraBarcelos Júnior, Manuel Nascimento DiasWERNKE, Arthur Pereira. Caracterização e avaliação da preditibilidade de modelos isotrópicos e ortotrópicos para materiais impressos com foco em otimizações topológicas. 2019. 158 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Aeroespacial)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://bdm.unb.br/handle/10483/24054Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2019.Este estudo apresenta a caracterização mecânica de materiais impressos com diferentes parâmetros, a partir dos dados obtidos foi criado dois modelos de materiais para utilização numérica, isotrópico e ortotrópico. Para isso, no estudo tem inicialmente abordado os fundamentos teóricos deste estudo, com principal processo fabril a manufatura aditiva com foco para o processo denominado deposição por material fundido no qual se utiliza de material polimérico termoplástico e em seguida introduzido as otimizações topológicas com integração de uso com elementos finitos. Este estudo tem como principal objetivo caracterizar o material impresso, desta forma foi proposto um modelo numérico com capacidade preditiva para comportamento em flexão e aplicar no projeto de corpos de prova otimizados topologicamente. Este modelo numérico parte da hipótese de que o material impresso pode ser descrito primariamente como material isotrópico e homogêneo, mas para maior precisão pode ser considerado como ortotrópico e homogêneo. A partir dos dados dos ensaios da tração foi possível construir o modelo isotrópico e ortotrópico e realizar sua validação para isso foi realizada avaliação da capacidade de predição através da comparação numérica com os ensaios de flexão em diferentes ângulos de impressão (0°, ±45° e 90°) e através de ensaio de tração com ângulos de impressão de 30°, 45° e 60°. O modelo isotrópico apresenta diferença média superior a 15% no comparativo em flexão, enquanto modelo ortotrópico apresenta diferença média inferior a 5%, estas porcentagens são semelhantes para comparativo da tração em diferentes ângulos de impressão. As metodologias de otimização topológica foram conduzidas via ANSYS e apontaram para um comportamento preditivo válido. Isto garante a aplicabilidade da hipótese de material homogêneo e isotrópico para utilização do método SIMP (sigla do inglês para Solid Isotropic Material with Penalty) dentro do pacote de otimização topológica e da hipótese de material homogêneo ortotrópico para previsibilidade do comportamento do material em peças impressas. As hipóteses criadas foram comprovadas através de ensaios experimentais e testes numéricos, desta forma o objetivo principal deste estudo foi atingido.Submitted by Débora Macêdo Carneiro (deboracarneiro@bce.unb.br) on 2020-05-13T22:16:52Z No. of bitstreams: 1 2019_ArthurWernke_tcc (1).pdf: 25293939 bytes, checksum: acd2312e74bfbd68a98479503780129b (MD5)Approved for entry into archive by Luanna Maia (luanna@bce.unb.br) on 2020-05-19T23:22:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2019_ArthurWernke_tcc (1).pdf: 25293939 bytes, checksum: acd2312e74bfbd68a98479503780129b (MD5)Made available in DSpace on 2020-05-19T23:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019_ArthurWernke_tcc (1).pdf: 25293939 bytes, checksum: acd2312e74bfbd68a98479503780129b (MD5)This study presents the mechanical characterization of printed materials with different parameters, from the obtained data was created two models of materials for numerical use, isotropic and orthotropic. For this, the theoretical foundations of this study are initially approached, with the main manufacturing process being the additive manufacturing focusing on the process called melt deposition in which thermoplastic polymeric material is used and then the topological optimizations with integration of use with finite elements are introduced. The main objective of this study is to characterize the printed material. Thus, a numerical model with predictive capacity for flexural behavior is proposed and applied in the design of topologically optimized specimens. This numerical model assumes that printed matter can be described primarily as isotropic and homogeneous material, but for greater accuracy can be considered as orthotropic and homogeneous. From the tensile test data it is possible to construct the isotropic and orthotropic model and to validate it. The prediction capacity is evaluated by numerical comparison with the flexural tests at different printing angles (0°, ±45° and 90°) and through tensile testing with printing angles of 30°, 45° and 60°. The isotropic model has an average difference greater than 15% in the flexural comparison, while the orthotropic model has an average difference of less than 5%, these percentages are similar for comparative traction at different printing angles. The topological optimization methodologies were conducted via ANSYS and pointed to a valid predictive behavior. This ensures the applicability of the homogeneous and isotropic material hypothesis for use of the SIMP (Solid Isotropic Material with Penalty) method within the topological optimization workbench and the orthotropic homogeneous material hypothesis for predictability of material behavior in printed parts. The hypotheses created were proved through experimental and numerical tests, thus the main objective of this study was reached.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar meu trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessModelos ortotrópicosModelos isotrópicosImpressora 3DCaracterização e avaliação da preditibilidade de modelos isotrópicos e ortotrópicos para materiais impressos com foco em otimizações topológicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2020-05-19T23:22:04Z2020-05-19T23:22:04Z2019-12-12porreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1817http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/24054/2/license.txt21554873e56ad8ddc69c092699b98f95MD52ORIGINAL2019_ArthurWernke_tcc (1).pdf2019_ArthurWernke_tcc (1).pdfapplication/pdf25293939http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/24054/1/2019_ArthurWernke_tcc+%281%29.pdfacd2312e74bfbd68a98479503780129bMD5110483/240542020-05-19 20:22:04.572oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712020-05-19T23:22:04Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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