Influência da microestrutura nas propriedades termoelásticas de materiais compósitos

Abstract

Actualmente, os materiais compósitos têm uma grande importância em aplicações de engenharia. A previsão das propriedades termomecânicas destes materiais é frequentemente efectuada recorrendo à sua modelação numérica detalhada, sendo geralmente requerido o conhecimento prévio das suas propriedades macroscópicas. Este facto leva geralmente à necessidade de grande quantidade de memória e de tempo de cálculo na determinação das propriedades dos materiais compósitos. Um modo de ultrapassar este problema é a utilização de metodologias de omogeneização, das quais se destaca a homogeneização por expansão assimptótica. Esta técnica leva à substituição de um meio heterogéneo por um meio homogéneo equivalente, permitindo, assim, a obtenção de leis de comportamento macroestruturais a partir de informação relativa ao nível microestrutural. Neste trabalho, procedeu-se a um estudo da influência da microestrutura da célula representativa unitária nas propriedades termoelásticas de materiais compósitos, através de procedimentos numéricos de homogeneização por expansão assimptótica. Os resultados numéricos foram analisados e comparados com resultados experimentais obtidos de fontes bibliográficas.

ABSTRACT: Nowadays, composite materials are of major importance in engineering applications. The prediction of their thermomechanical properties is usually made by their detailed numerical modelling, which generally requires the previous knowledge of their macroscopic properties. This fact leads generally to the requirement of large amounts of memory and processing time to calculate the properties of composite materials. One way to minimize this problem is to use of homogenisation methodologies, being the Asymptotic Expansion Homogenisation one of the most relevant. This technique allows the replacement of a heterogeneous medium by an equivalent homogeneous one, leading to macrostructural behaviour models based on the information available from the microstructural level. In this work, a study of the influence of the microstructure of the Representative Unit-Cell on the thermoelastic properties of composite materials was performed, based on Asymptotic Expansion Homogenisation numerical procedures. The numerical results where analysed and compared with experimental results from bibliography.