Resumo do Artigo: Previsão de propriedades elásticas para compostos de carbono unidirecionais: Abordagem da Condição Periódica dos Limites

Previsão de propriedades elásticas para compostos de carbono unidirecionais: Abordagem da Condição Periódica dos Limites

Um modelo de elementos finitos tridimensionais de compósitos reforçados com fibras unidirecionais foi estudado numericamente usando o método de condição de limite periódico (PBC), de modo a prever o comportamento mecânico elástico de uma célula unitária dos compósitos. O método de condição de limite periódico em seu desenvolvimento inicial, utilizou um modelo 2D desenvolvendo uma abordagem geral capaz de alocar as fibras unidirecionais de secções transversais irregulares. Posteriormente foram realizados estudos no ambiente 3D envolvendo geometrias irregulares e imperfeições locais dentro dos compósitos.

Um laminado unidirecional de fibra de carbono AS4 com resina epóxi foi usado no estudo e suas propriedades foram tabuladas.

Os métodos periódicos são compostos de blocos de construção fundamentais chamados células unitárias de repetição (RUCs), que quando montados juntos lado a lado, forma uma matriz infinita. As células unitárias estão em constante mudança de posição, porém as células unitárias de repetição vizinhas, não podem ser separadas após processo de deformação. Desta forma o elemento na formação de estrutura produzirá células unitárias de repetição individuais, que pode assim ser montado como um corpo fisicamente contínuo.

O autor em seus estudos propõe equações relacionadas com a condição de limite de deslocamento que pode ser prescrita por tensões macroscópicas como cargas, que podem ser tratadas como um grau independente de liberdade para o sistema. Bem como equações para o cálculo do trabalho exercido pela força; da energia de deformação armazenada na célula unitária; das tensões em X,Y e Z.

Os compostos unidirecionais na configuração de células unitárias de repetição, mostram a distribuição de tensões da condição de contorno periódica em relação à constante elástica. Resultando ainda em deformação contínua ao longo de seus limites.

Os composto bidirecionais na configuração de PBC, que mostra um condições de limites periódicos para repetição de células de unidade de fibra em ângulo de cruzamento de 0º e 90 º respectivamente em seu plano XZ.

        A precisão do método PBC para a previsão das constantes elásticas em relação aos resultados existentes é testada e legitimada. Este artigo visa comparar propriedades elásticas para fibras compostas reforçadas aplicando o método de condição de limite periódico (PBC).  A translação do deslocamento ao longo da condição de contorno na célula unitária circundante foi simétrica, incluindo traduções, reflexões e rotações. O resultado obtido entre os resultados previstos e os resultados dos testes para todos os modelos foram adequados.

Referencia:

KAMARUDIN, K. A.; ISMAIL, A. E. Prediction of Elastic Properties for Unidirectional Carbon Composites: Periodic Boundary Condition Approach. Applied Mechanics and Materials. v.773, p. 262-66. Disponível em: < 10.4028/www.scientific.net/AMM.773-774.262> Acesso: Mar/2017