Publicação
Simulação e validação experimental de termografia ativa para compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras contínuas produzidos por manufatura aditiva
| Resumo: | Os materiais compósitos de matriz polimérica (CMP) são cruciais na engenharia e quando obtidos por Manufatura Aditiva (MA) tornam a sua inspeção um desafio. A inspeção rápida, não invasiva, automatizável e a produção de uma imagem sobreponível com a peça potencia a Termografia (Ta) nos Ensaios Não Destrutivos (END) dos CMP. Os principais objetivos desta dissertação foram: com base em simulações numéricas preliminares, fabricar provetes em CMP por Fused Deposition Modelling (FDM®); ensaiar experimentalmente por Termografia Transiente Ativa (TTA) e Duplamente Ativa (TTDA) os provetes produzidos; e identificar os novos modelos numéricos para a simulação numérica da TTA e da TTDA. Os provetes reforçados com fibras contínuas de carbono, de vidro, de Kevlar®, e os provetes sem reforço foram fabricados com sucesso numa impressora 3D convencional adaptada para a impressão com fibras embebidas, sendo que duas delaminações foram incutidas artificialmente a diferentes profundidades. Foram realizados 260 ensaios experimentais e, em conjunto com a simulação dos modelos numéricos, fez-se uma análise das respostas transientes térmicas, tendo sido quantificada a influência das propriedades térmicas das fibras contínuas nos parâmetros da Ta. A validação dos novos modelos numéricos foi realizada tendo como referência os ensaios experimentais, tendo-se apresentado uma correlação muito boa dos resultados da simulação numérica com os resultados experimentais. A simulação numérica torna-se assim indispensável à plena compreensão dos fenómenos envolvidos, sendo o desenvolvimento e a validação dos modelos numéricos um elemento-chave no avanço da Ta como END dos CMP obtidos por FDM®. |
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| Autores principais: | Silva, Henrique Vieira da |
| Assunto: | Ensaios Não Destrutivos (END) Manufatura Aditiva (MA) Materiais Compósitos Simulação Numérica Termografia Transiente Ativa (TTA) Termografia Transiente Duplamente Ativa (TTDA) |
| Ano: | 2021 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade Nova de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Institucional da UNL |
| Resumo: | Os materiais compósitos de matriz polimérica (CMP) são cruciais na engenharia e quando obtidos por Manufatura Aditiva (MA) tornam a sua inspeção um desafio. A inspeção rápida, não invasiva, automatizável e a produção de uma imagem sobreponível com a peça potencia a Termografia (Ta) nos Ensaios Não Destrutivos (END) dos CMP. Os principais objetivos desta dissertação foram: com base em simulações numéricas preliminares, fabricar provetes em CMP por Fused Deposition Modelling (FDM®); ensaiar experimentalmente por Termografia Transiente Ativa (TTA) e Duplamente Ativa (TTDA) os provetes produzidos; e identificar os novos modelos numéricos para a simulação numérica da TTA e da TTDA. Os provetes reforçados com fibras contínuas de carbono, de vidro, de Kevlar®, e os provetes sem reforço foram fabricados com sucesso numa impressora 3D convencional adaptada para a impressão com fibras embebidas, sendo que duas delaminações foram incutidas artificialmente a diferentes profundidades. Foram realizados 260 ensaios experimentais e, em conjunto com a simulação dos modelos numéricos, fez-se uma análise das respostas transientes térmicas, tendo sido quantificada a influência das propriedades térmicas das fibras contínuas nos parâmetros da Ta. A validação dos novos modelos numéricos foi realizada tendo como referência os ensaios experimentais, tendo-se apresentado uma correlação muito boa dos resultados da simulação numérica com os resultados experimentais. A simulação numérica torna-se assim indispensável à plena compreensão dos fenómenos envolvidos, sendo o desenvolvimento e a validação dos modelos numéricos um elemento-chave no avanço da Ta como END dos CMP obtidos por FDM®. |
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