Structures for mechanical energy absorption based on dry pasta

Abstract

Nowadays there is an urgent need for awareness and application of sustainable standards in mass production. The replacement of petroleum-based materials with more sustainable and environmentally friendly materials that can maintain the mechanical properties of the product must move forward based on the United Nations 2030 agenda for sustainable global development. This dissertation aims to test the properties of dry food pasta, in a cylindrical configuration, to develop a methodology for mechanical energy absorption, determine the behavior in uniaxial quasi-static compression tests individually and later in sandwich models of drilled rice crackers with the pasta inserted vertically. It was found that the crackers had a plastic deformation behavior very similar to a foam material such as EPS, when combined with the stiff pasta material, will perform better under compressive loads. The models with pasta are indeed resistant and crashworthy, possessing a low density and reducing the environmental impact with the materials used. A 3D model with the determined material properties was numerically simulated in Abaqus software for validation of the experimental results.The results show that these models contain the required mechanical properties with the combination of the two materials. This more environmentally friendly possibility of replacing other absorption structures should serve as motivation for further work with these models.

Atualmente existe uma urgente necessidade de consciencialização e aplicação de normas sustentáveis na produção em massa. A substituição de materiais à base de petróleo por materiais mais sustentáveis e amigos do ambiente que consigam manter as propriedades mecânicas do produto tem de avançar com base na agenda de 2030 das Nações Unidas para um desenvolvimento global sustentável.Esta dissertação visa testar as propriedades das massas alimentares secas, numa configuração cilíndrica, desenvolver uma metodologia de absorção mecânica de energia, determinar o comportamento em ensaios de compressão uniaxial quase-estática individualmente e posteriormente em modelos sanduíche de bolachas de arroz perfuradas com a massa inserida verticalmente. Verificou-se que as bolachas tinham um comportamento de deformação plástica muito semelhante a um material de espuma como o EPS, quando combinado com o material rígido da massa, terá um melhor desempenho sob cargas compressivas. Os modelos com massa são de facto resistentes e resistentes ao choque, possuindo uma baixa densidade e reduzindo o impacto ambiental com os materiais utilizados. Um modelo 3D com as propriedades determinadas do material foi simulado numericamente no software Abaqus para validação dos resultados experimentais. Os resultados demonstram que estes modelos contêm as propriedades mecânicas necessárias com a combinação dos dois materiais. Esta possibilidade mais ecológica de substituir outras estruturas de absorção deve servir como motivação para desenvolvimento de futuros trabalhos com estes modelos.