Análise do efeito de escala em materiais quase-frágeis utilizando a teoria peridinâmica

• Autor(a) principal: Marchesan, Maurício Bisognin
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5424
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia mecânica; Teoria peridinâmica; Mechanical engineering; Peridynamics

Experimentos laboratoriais, em geral, representam a realidade sobre o comportamento de determinado componente, porém no caso de estruturas muito grandes o tamanho acaba por exceder aquele disponível para realização dos ensaios e, desta maneira, modelos em escala reduzida são utilizados. O resultado desses experimentos pode dar indicativos do comportamento esperado do componente, desde que os resultados obtidos em laboratório não sejam influenciados pela diferença de tamanho. Porém, esta condição não é atendida para uma classe de materiais, os chamados de quase-frágeis. Estes materiais, como polímeros reforçados com fibras, rochas e principalmente o concreto, possuem características especificas e são utilizados em uma grande quantidade de aplicações na engenharia. No entanto, a depender da escala de análise das estruturas formadas por esses materiais o seu comportamento é influenciado pelo seu tamanho. A esse efeito dá-se o nome de efeito de escala estrutural. Utilizando como material de estudo o poliestireno expandido, vigas com três diferentes dimensões, proporcionais entre si, sujeitas a um ensaio de flexão em três pontos são analisadas numericamente através da peridinâmica (PD). A teoria peridinâmica é uma formulação particular do método dos elementos discretos tratando-se de uma teoria não-local que leva em consideração as forças entre pontos materiais em uma determinada vizinhança, definida por uma região chamada de horizonte. Os resultados em geral são comparados com estudos experimentais disponíveis na literatura. O efeito de escala será analisado sobre as quantidades mecânicas da tensão de flexão, rotação crítica e energia de fratura do material utilizando a abordagem fractal descrita por Carpinteri. Além disso, as amostras simuladas foram monitoradas através da técnica de emissão acústica e o efeito de escala também foi analisado desse ponto de vista. Os resultados mostram que a PD é uma ferramenta adequada para a simulação de materiais quase-frágeis e que o efeito de escala capturado é condizente com o esperado pela teoria e o previsto pelos dados experimentais.