Publicação
Estudo do compósito híbrido de matriz polimérica reforçado com fibra de Carbono e liga de Níquel-Titânio
| Resumo: | O desenvolvimento de compósitos com a combinação de matrizes poliméricas reforçada com fibra de carbono e ligas com memória de forma (LMF) têm sido amplamente estudadas ao longo dos últimos anos com objetivo de, principalmente, melhorar propriedades mecânicas e controlar a forma e vibração do compósito. As LMF de Níquel e Titânio são utilizadas neste caso devido às propriedades especiais de efeito de memória de forma e superelasticidade. Neste trabalho realizou-se um estudo teórico e experimental sobre as propriedades termomecânicas, assim como, técnicas de caracterização da liga com memória de forma composta por NiTi. Para tal estudo, inicialmente fez-se análises metalográficas, uma análise por varrimento diferencial de calorimetria (DSC) e ensaios de tração a fim de se verificar respetivamente os contornos de grãos das amostras, as temperaturas de transformação de fase e propriedades mecânicas do fio de NiTinol. Para uma análise elementar do material, realizou-se o processo de digestão atómica que apresentou resultados com diferença de, aproximadamente, 10 % comparados às informações da composição química do fornecedor do fio. Este estudo também propõe a caracterização do compósito, obtido por diferentes frações volumétricas de fios da liga de NiTinol em uma matriz polimérica reforçada com fibra de carbono. Para caracterização realizou-se ensaios mecânicos experimentais de tração e os resultados obtidos foram comparados com as regras das Misturas de Voigt e Reuss, com um método matemático passo a passo proposto por Liu 1998 e, também, com uma simulação numérica por método dos elementos finitos (MEF) através do software Ansys® Workbench. As regras das mistura de Voigt e Reuss apresentaram as melhores estimativas para as propriedades do compósito híbrido estudado com erros percentuais menores que 1% em alguns casos. Os ensaios de tração mostraram que o acréscimo de fios na composição melhorou as propriedades de tensão e deformação máximas, porém concluiu-se que este aumento pode causar problemas de adesividade que faz com que os resultados caiam a medida que se aumenta a fração volumétrica de fios. |
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| Autores principais: | Soares, Filipe de Almeida da Silva |
| Assunto: | Liga com memória de forma NiTinol Compósito inteligente em fibra de Carbono Processos de caracterização |
| Ano: | 2020 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Bragança |
| Idioma: | português |
| Origem: | Biblioteca Digital do IPB |
| Resumo: | O desenvolvimento de compósitos com a combinação de matrizes poliméricas reforçada com fibra de carbono e ligas com memória de forma (LMF) têm sido amplamente estudadas ao longo dos últimos anos com objetivo de, principalmente, melhorar propriedades mecânicas e controlar a forma e vibração do compósito. As LMF de Níquel e Titânio são utilizadas neste caso devido às propriedades especiais de efeito de memória de forma e superelasticidade. Neste trabalho realizou-se um estudo teórico e experimental sobre as propriedades termomecânicas, assim como, técnicas de caracterização da liga com memória de forma composta por NiTi. Para tal estudo, inicialmente fez-se análises metalográficas, uma análise por varrimento diferencial de calorimetria (DSC) e ensaios de tração a fim de se verificar respetivamente os contornos de grãos das amostras, as temperaturas de transformação de fase e propriedades mecânicas do fio de NiTinol. Para uma análise elementar do material, realizou-se o processo de digestão atómica que apresentou resultados com diferença de, aproximadamente, 10 % comparados às informações da composição química do fornecedor do fio. Este estudo também propõe a caracterização do compósito, obtido por diferentes frações volumétricas de fios da liga de NiTinol em uma matriz polimérica reforçada com fibra de carbono. Para caracterização realizou-se ensaios mecânicos experimentais de tração e os resultados obtidos foram comparados com as regras das Misturas de Voigt e Reuss, com um método matemático passo a passo proposto por Liu 1998 e, também, com uma simulação numérica por método dos elementos finitos (MEF) através do software Ansys® Workbench. As regras das mistura de Voigt e Reuss apresentaram as melhores estimativas para as propriedades do compósito híbrido estudado com erros percentuais menores que 1% em alguns casos. Os ensaios de tração mostraram que o acréscimo de fios na composição melhorou as propriedades de tensão e deformação máximas, porém concluiu-se que este aumento pode causar problemas de adesividade que faz com que os resultados caiam a medida que se aumenta a fração volumétrica de fios. |
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