Máquina de ensaio de tração uniaxial para borracha e tecidos biológicos moles
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2020 |
| Outros Autores: | , |
| Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Cruzeiro do Sul |
| Texto Completo: | https://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/1433 |
Resumo: | Sabe-se que o entendimento das propriedades e comportamento mecânico dos tecidos biológicos moles representa uma grande contribuição para a área médica, contudo, os atuais equipamentos de ensaio de tração não atendem aos requisitos específicos deste material, haja vista que estes tecidos apresentam uma série de restrições, comportamento e parâmetros de ensaio bastante singulares. Além disso, o processo de aquisição das amostras é lento e dificultoso, logo, para a definição da geometria dos corpos de prova optou-se por utilizar a borracha generalizada (natural/vulcanizada) pela similaridade das propriedades e comportamento mecânico com o tecido biológico mole. Portanto, com o objetivo de submeter estes materiais a ensaios de tração, optou-se por desenvolver um equipamento de ensaio de tração uniaxial direcionado para tecidos biológicos moles e borracha que fornecesse resultados satisfatórios, confiáveis e válidos. O projeto foi subdividido em fabricação e integração dos componentes mecânicos e eletrônicos, calibração do equipamento via norma ISO 7500, definição dos parâmetros de teste e do modelo de corpo de prova utilizado, experimentação de bancada através de ensaios de tração uniaxial com 10 amostras de borracha e por fim a comparação dos resultados obtidos com base na simulação numérica realizada em software CAE – Ansys, além de realizar a análise estatística descritiva dos dados como desvio padrão e erro padrão do equipamento e comparar os resultados dos ensaios com os dados da literatura. Dessa forma, obteve-se 1, 927 e 0,962 MPa de tensões máximas e médias respectivamente e deformações máxima e média de 216,7% e 96,5% respectivamente para uma carga média de109 N. Resultados esses convincentes se comparados com os dados da simulação numérica de 1,87 Mpa de tensão média e de 76%, sendo estes resultados relativamente próximos, haja vista que para a simulação numérica fornece dados aproximados e fidedignos. No tratamento posterior dos dados foi possível plotar a curva tensão x deformação, observando-se que algumas amostras apresentaram comportamento típico da borracha e outra nem tanto. Portanto, conclui-se que o equipamento de tração uniaxial específico para borrachas/tecidos biológicos moles cumpriu o seu propósito de satisfazer as particularidades desses materiais além de obter resultados satisfatórios com a análise numérica e com outros dados encontrados em trabalhos antecessores, desta forma, pode-se dizer que o equipamento é valido e confiável. |
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2021-02-01T23:38:39Z2020-02-012021-02-01T23:38:39Z2020https://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/1433Sabe-se que o entendimento das propriedades e comportamento mecânico dos tecidos biológicos moles representa uma grande contribuição para a área médica, contudo, os atuais equipamentos de ensaio de tração não atendem aos requisitos específicos deste material, haja vista que estes tecidos apresentam uma série de restrições, comportamento e parâmetros de ensaio bastante singulares. Além disso, o processo de aquisição das amostras é lento e dificultoso, logo, para a definição da geometria dos corpos de prova optou-se por utilizar a borracha generalizada (natural/vulcanizada) pela similaridade das propriedades e comportamento mecânico com o tecido biológico mole. Portanto, com o objetivo de submeter estes materiais a ensaios de tração, optou-se por desenvolver um equipamento de ensaio de tração uniaxial direcionado para tecidos biológicos moles e borracha que fornecesse resultados satisfatórios, confiáveis e válidos. O projeto foi subdividido em fabricação e integração dos componentes mecânicos e eletrônicos, calibração do equipamento via norma ISO 7500, definição dos parâmetros de teste e do modelo de corpo de prova utilizado, experimentação de bancada através de ensaios de tração uniaxial com 10 amostras de borracha e por fim a comparação dos resultados obtidos com base na simulação numérica realizada em software CAE – Ansys, além de realizar a análise estatística descritiva dos dados como desvio padrão e erro padrão do equipamento e comparar os resultados dos ensaios com os dados da literatura. Dessa forma, obteve-se 1, 927 e 0,962 MPa de tensões máximas e médias respectivamente e deformações máxima e média de 216,7% e 96,5% respectivamente para uma carga média de109 N. Resultados esses convincentes se comparados com os dados da simulação numérica de 1,87 Mpa de tensão média e de 76%, sendo estes resultados relativamente próximos, haja vista que para a simulação numérica fornece dados aproximados e fidedignos. No tratamento posterior dos dados foi possível plotar a curva tensão x deformação, observando-se que algumas amostras apresentaram comportamento típico da borracha e outra nem tanto. Portanto, conclui-se que o equipamento de tração uniaxial específico para borrachas/tecidos biológicos moles cumpriu o seu propósito de satisfazer as particularidades desses materiais além de obter resultados satisfatórios com a análise numérica e com outros dados encontrados em trabalhos antecessores, desta forma, pode-se dizer que o equipamento é valido e confiável.It is known that the understanding of the properties and mechanical behavior of soft biological tissues represents a major contribution to the medical field, however, the tensile test machine does not meet the specific requirements of this material, given that these tissues present a series of very unique restrictions, behavior and test parameters. In addition, the process of acquiring samples is slow and difficult, so for the definition of the geometry of the specimens it was decided to use generalized rubber (natural / vulcanized) due to the similarity of properties and mechanical behavior with the soft biological tissue. Therefore, in order to subject these materials to tensile tests, it was decided to design a uniaxial tensile test equipment aimed at soft biological tissues and rubber that would provide satisfactory, reliable and valid results. The project was subdivided into manufacture and integration of mechanical and electronic components, calibration of the equipment via ISO 7500, definition of the test parameters and the specimen model used, bench experimentation through uniaxial tensile tests with 10 rubber samples and finally, the parallel of the results obtained based on the numerical simulation performed in CAE - Ansys software, in addition to performing the descriptive statistical analysis of the data such as standard deviation and standard error of the equipment and comparing the test results with the literature data. Thus, 1, 927 and 0.962 MPa were obtained from maximum and average stresses respectively and maximum and average deformations of 216.7% and 96.5% respectively for an average load of 109 N. These results are convincing if compared with the data of numerical simulation of 1.87 Mpa of medium stress and 76%, these results being relatively close, given that for the numerical simulation it provides approximate and reliable data. In the subsequent treatment of the data, it was possible to plot the stress x strain curve, observing that some samples showed typical rubber behavior and another less so. Therefore, it is concluded that the uniaxial tensile test equipment specific for rubbers / soft biological tissues has fulfilled its purpose of satisfying the particularities of these materials in addition to obtaining satisfactory results with the numerical analysis and with other data found in previous works, in this way, it can it is said that the equipment is valid and reliable.porCentro de Ensino Unificado do Distrito FederalUDFBrasilCoordenação do Curso de Engenharia Mecânica3.05.00.00-1 Engenharia MecânicaBiomecânicaEnsaio de traçãoBorrachaCorpos de provaMáquina de ensaio de tração uniaxial para borracha e tecidos biológicos molesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisLuciano, Tiago de Bortoli0527161690552124http://lattes.cnpq.br/0527161690552124Tajra, João Batista4154624056751228http://lattes.cnpq.br/4154624056751228Melo, Tiago9167319206605085http://lattes.cnpq.br/9167319206605085Maione Junior, IvairSilva, Jefferson Castro daFernandes, Paulo Victor Carvalho(1) Montanari, T. 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Sabe-se que o entendimento das propriedades e comportamento mecânico dos tecidos biológicos moles representa uma grande contribuição para a área médica, contudo, os atuais equipamentos de ensaio de tração não atendem aos requisitos específicos deste material, haja vista que estes tecidos apresentam uma série de restrições, comportamento e parâmetros de ensaio bastante singulares. Além disso, o processo de aquisição das amostras é lento e dificultoso, logo, para a definição da geometria dos corpos de prova optou-se por utilizar a borracha generalizada (natural/vulcanizada) pela similaridade das propriedades e comportamento mecânico com o tecido biológico mole. Portanto, com o objetivo de submeter estes materiais a ensaios de tração, optou-se por desenvolver um equipamento de ensaio de tração uniaxial direcionado para tecidos biológicos moles e borracha que fornecesse resultados satisfatórios, confiáveis e válidos. O projeto foi subdividido em fabricação e integração dos componentes mecânicos e eletrônicos, calibração do equipamento via norma ISO 7500, definição dos parâmetros de teste e do modelo de corpo de prova utilizado, experimentação de bancada através de ensaios de tração uniaxial com 10 amostras de borracha e por fim a comparação dos resultados obtidos com base na simulação numérica realizada em software CAE – Ansys, além de realizar a análise estatística descritiva dos dados como desvio padrão e erro padrão do equipamento e comparar os resultados dos ensaios com os dados da literatura. Dessa forma, obteve-se 1, 927 e 0,962 MPa de tensões máximas e médias respectivamente e deformações máxima e média de 216,7% e 96,5% respectivamente para uma carga média de109 N. Resultados esses convincentes se comparados com os dados da simulação numérica de 1,87 Mpa de tensão média e de 76%, sendo estes resultados relativamente próximos, haja vista que para a simulação numérica fornece dados aproximados e fidedignos. No tratamento posterior dos dados foi possível plotar a curva tensão x deformação, observando-se que algumas amostras apresentaram comportamento típico da borracha e outra nem tanto. Portanto, conclui-se que o equipamento de tração uniaxial específico para borrachas/tecidos biológicos moles cumpriu o seu propósito de satisfazer as particularidades desses materiais além de obter resultados satisfatórios com a análise numérica e com outros dados encontrados em trabalhos antecessores, desta forma, pode-se dizer que o equipamento é valido e confiável. |
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