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Tipo: Dissertação
Título : Comportamento mecânico de compósito de metal/fibra de juta com matriz epoxídica
Autor : Cavalcante, Thamires Ximenes
Tutor: Medeiros Júnior, Marcelo Silva
Co-asesor: Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima
Palabras clave en portugués brasileño: Compósitos Laminados;Fibras Naturais;Modelagem Numérica
Palabras clave en inglés: Laminate Composites;Natural Fibers;Numerical Modeling
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Fecha de publicación : 2023
Citación : CAVALCANTE, T.X. Comportamento mecânico de compósito de metal/fibra de juta com matriz epoxídica. 2023. 87f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaçeza, 2023.
Resumen en portugués brasileño: Diversos estudos têm sido desenvolvidos em razão das vantagens das aplicações dos materiais compósitos em projetos, principalmente, devido às altas relações resistência/peso e rigidez/peso. As indústrias têm buscado inserir as fibras naturais visando o desenvolvimento de projetos com compósitos mais sustentáveis, leves e econômicos, e a juta está entre as fibras naturais mais usadas em reforço de matrizes poliméricas de compósitos. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento, caracterização e a modelagem numérica de dois compósitos laminados. O primeiro laminado é constituído por fibra de juta e resina epóxi e o segundo trata-se de um laminado híbrido tipo "sanduíche"com matriz compostas pelo primeiro laminado e duas lâminas de alumínio nas face superior e inferior. A aquisição de dados foi realizada através de um amplo programa experimental para caraterizar os materiais constituintes dos laminados, bem como os laminados. A fibra de juta foi caracterizada através de ensaios mecânicos, térmicos e microscópicos, e a influência do tratamento nas propriedades das fibras foi analisada. As fibras tratadas foram submetidas a um tratamento alcalino com concentração de 5% NaOH. O comportamento viscoelástico da resina epóxi foi descrito através de ensaios reológicos e térmicos. Por fim, a caraterização das propriedades do compósito foi realizada através de ensaios mecânicos de tração, flexão, energia de fratura e resistência ao cisalhamento. Com a obtenção das propriedades realizaram-se as modelagens numéricas no software comercial Abaqus, que disponibiliza em elementos de estado plano de tensão a implementação do critério de Hashin e evolução de dano baseada na mecânica do dano contínuo. As simulações do compósitos reforçados por fibras (CRF) aos esforço de tração e flexão de 3 pontos obtiveram resultados satisfatórios. Em relação as simulações do compósitos metal/fibra (FML - Fiber/Metal Laminates), os resultados tanto a tração quanto a flexão, apresentaram uma inclinação superior às curvas experimentais, esse fato foi atribuído principalmente à união das lâminas de alumínio com a superfície do CRF que apresentaram delaminação em algumas regiões.
Abstract: Several studies have been developed due to the advantages of the applications of composite materials in projects, mainly due to the high strength/weight and stiffness/weight ratios. Industries have sought to insert natural fibers in order to develop projects with more sustainable, lightweight and economical composites, and jute is among the most used natural fibers in reinforcing polymeric composite matrices. The present work aims at the development, characterization and numerical modeling of two laminated composites. The first laminate is made up of jute fiber and epoxy resin and the second is a hybrid laminate of the "sandwich"type with a matrix composed of the first laminate and two aluminum laminates on the upper and lower sides. Data acquisition was carried out through a broad experimental program to characterize the constituent materials of the laminates, as well as themselves. The jute fiber was characterized through mechanical, thermal and microscopic tests, and the influence of the treatment on the fiber properties was analyzed. The treated fibers were submitted to an alkaline treatment with a concentration of 5% NaOH. The viscoelastic behavior of the epoxy resin was described through rheological and thermal tests. Finally, the characterization of the composite properties was carried out through mechanical tests of traction, flexion, fracture energy and shear strength. After obtaining the properties, the numerical modeling was performed in the commercial software Abaqus, which provides in plane stress state elements the implementation of the Hashin criterion and damage evolution based on continuous damage mechanics. The simulations of the fiber reinforced composites (CRF) to tensile and 3-point bending stresses obtained satisfactory results. In relation to the simulations of the Fiber/Metal Laminates (FML), the results for both traction and bending, presented a slope higher than the experimental curves, this fact was attributed mainly to the union of the aluminum sheets with the surface of the CRF that presented delamination in some regions.
Descripción en portugués brasileño : Cavalcante, T.X. Comportamento mecânico de compósito de metal/fibra de juta com matriz epoxídica. 2023. 87f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaçeza, 2023.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74706
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/8354906995227207
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/2063895965535802
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/4032413277446483
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DECC - Dissertações defendidas na UFC

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