Publicação

Projeto e desenvolvimento de equipamento para ensaio à fadiga em biomateriais

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Neste trabalho desenvolveu-se um projeto para equipamento de ensaios à fadiga no modo I (DCB), modo II (ENF) e modo misto (MMB), em provetes de biomateriais. O referido equipamento terá também a capacidade de resistir à corrosão provocada pelos fluídos empregues no ensaio. Embora com diferentes objectivos, revela-se uma solução alternativa e inovadora face aos equipamentos existentes. A iniciação e a propagação do dano em muitos materiais utilizados no fabrico de componentes estruturais, bem como em alguns materiais de base biológica, caracteriza-se pela formação de uma zona de processo de fratura, de dimensões não negligenciáveis, que se desenvolve na frente de fenda (1). Esta região, que é caracterizada pela formação de micro - fendas, e, em alguns destes materiais, pela formação de pontes de fibras (aglomerados), impede a propagação instável da fenda (2), traduzindo-se no aumento da resistência à propagação da fenda, i.e., aumento da tenacidade à fratura. Esta propriedade, que é avaliada em ensaios de fratura em condições de carregamento específicas, requer que a zona de processo de fratura se mantenha imperturbável em condições de carregamento e decorrentes dos limites do provete (3). Em ensaios de caracterização à fadiga de alguns destes materiais (designados quase-frágeis), como por exemplo a madeira, o tecido ósseo cortical, muitos dos materiais compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras (carbono, vidro, Kevlar®), rocha e betão, a zona de processo de fratura é impedida de se propagar caso o ensaio decorra em controlo de deslocamento (i.e., com deslocamento imposto). Nessas condições, os provetes adquirem uma vida infinita, impossibilitando a caracterização rigorosa dos coeficientes da lei de Paris (i.e., relação entre o fator de intensidade de tensão e a taxa de crescimento da fenda) (4). Por este motivo, os equipamentos usados na caracterização à fadiga destes materiais terão de permitir a realização dos ensaios em controlo de força. Outro requisito importante na caracterização à fadiga de alguns materiais de base biológica (e.g., madeira, tecido ósseo cortical e esponjoso), prende-se com o controlo da concentração de água na amostra, no decurso dos ensaios de fadiga. Este aspeto adquire especial importância no contexto da fadiga, atendendo a que estes ensaios se prolongam no tempo. Dado que a resposta destes materiais resulta de um compromisso entre as condições de equilíbrio da amostra e o estado de tensão a que estão sujeitos, torna-se imprescindível garantir a manutenção das condições ambientais, designadamente da temperatura e da humidade, ao longo do ensaio.
Autores principais:	Silva, Pedro Manuel Oliveira da
Assunto:	Biomateriais Controlo de força e deslocamento Equipamento de teste Modo misto Fadiga Biomaterials Control of strength and displacement Test equipment Mixed mode Fatigue
Ano:	2020
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	português
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho