Conceção de amostras para ensaios biaxiais

Abstract

Os ensaios biaxiais revestem-se de importância crescente como meio de caraterizar de forma mais rigorosa o comportamento mecânico de materiais poliméricos. A presente dissertação abordou a temática da conceção da geometria do provete cruciforme para ensaios biaxiais de tração, utilizando para tal a análise por elementos finitos. Desenvolveu-se inicialmente um trabalho de otimização com o objetivo de encontrar um provete cruciforme no qual a rutura ocorresse numa zona central onde existisse um estado de tensão aproximadamente uniforme. A amostra final obtida aproximou-se bastante bem destes requisitos, mas ficou limitada pela espessura máxima pré-estabelecida para o provete. Na fase final realizou-se uma simulação numérica com a amostra otimizada de modo a poder comparar resultados com valores experimentais obtidos no âmbito de uma outra dissertação. Os resultados numéricos revelaram-se em boa concordância com os valores experimentais, tendo porém confirmado um modo de rutura final que não é desejado para efeitos de caraterização plena do comportamento mecânico do material.

Biaxial tests are of increasing importance for more accurate characterization of the mechanical behaviour of polymers. The present dissertation focussed on the design of the cruciform specimen for biaxial tension tests, using finite element modelling. The initial work aimed at finding a specimen geometry in which failure would occur in a central region, where an approximately uniform stress state would exist. The specimen geometry obtained approached fairly well those requirements, but was limited by the pre-set maximum thickness. In the final stage, numerical simulations of the optimal specimen geometry were conducted in order to compare model predictions with experimental measurements made in another dissertation. Numerical results were found to be in good agreement with experimental measurements, both confirming a final failure mode that is undesirable for full characterization of the mechanical behaviour of the material.