Propriedades elásticas de polímeros reforçados por fibras de vidro pelo método de homogeneização numérica e elementos finitos: um estudo comparativo / Elastic properties of glass fiber reinforced polymers by numerical homogenization and finite elements method: a comparative study

• Autor(a) principal: Branco, César Tadeu Nasser Medeiros
• Data de Publicação: 2021
• Outros Autores: Figueiredo, Jullyane Milena Silva de, Fujiyama, Roberto Tetsuo
• Tipo de documento: Artigo
• Idioma: por
• Título da fonte: Revista Veras
• Texto Completo: https://ojs.brazilianjournals.com.br/ojs/index.php/BRJD/article/view/31628
• topic: micromecânica; módulo de elasticidade; elemento de volume representativo; elementos finitos.

Predição de propriedades elásticas de materiais compósitos reforçados por fibras unidirecionais já vem sendo estudada há muito tempo. Entretanto, com o advento de fibras naturais aplicados em compósitos, as análises ainda são recentes por conta da irregularidade da seção transversal das fibras naturais. O presente trabalho apresenta uma comparação dos resultados das propriedades elásticas de fibras com seção circular e hexagonal, visando analisar o comportamento das tensões em um elemento de volume representativo (EVR) para fibras com geometrias não circulares, como é o caso das fibras naturais. Este trabalho é apresentado em duas etapas. A primeira analisa as propriedades elásticas de um compósito de fibras de vidro e uma matriz de epóxi considerando o compósito como um elemento de volume representativo, sendo a fibra de vidro de seção transversal circular e hexagonal. O elemento de volume representativo apresenta dimensões microscópicas, tanto a matriz quanto o filamento da fibra de vidro. As fibras de vidro e a matriz epóxi foram consideradas como materiais homogêneos e isotrópicos e com módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson definidos pela literatura. As propriedades elásticas foram calculadas de forma analítica pelo método de homogeneização numérica. Na segunda etapa deste trabalho é feita uma investigação por meio da análise de elementos finitos. Deste modo, foi criado um elemento com fibras circulares e hexagonais. A finalidade do trabalho ao simular uma fibra hexagonal foi estudar as propriedades elásticas em programas computacionais para fibras que não possuem uma seção perfeitamente circular, como as fibras naturais. Os resultados das análises de elementos finitos, tanto para a fibra circular quanto para a fibra hexagonal, concordaram com os resultados analíticos. Porém, um erro de 10% foi encontrado no modulo de cisalhamento longitudinal.