Desenvolvimento de um ensaio mecânico não convencional para a análise da relaxação de tensões do politetrafluoretileno

• Main Author: Melo, Caiuã Caldeira de
• Other Authors: Canto, Leonardo Bresciani
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2017
• Subjects: Viscoelasticidade; Ensaio de longa duração; Elementos finitos; Correlação de imagens digitais; ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8971

Submitted by Aelson Maciera ([e-mail]) on 2017-05-11T18:41:36Z No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-08-09T17:40:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-08-09T17:40:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) === Made available in DSpace on 2017-08-09T17:45:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCCM.pdf: 4098935 bytes, checksum: 23b7d3c6a5ae297b008aaa6ff72a841a (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === The mechanical behavior of materials usually depends on room temperature and loading rate. The identification of the time-dependent mechanical behavior is a great difficulty for the industry in the application of new materials such as polymers, mainly for long-term behavior. In this context, several experimental apparatus for measuring mechanical properties of long-term behavior have been developed. Generally, these devices are expensive and its use is unique to a specimen tested at one time. This study is a development of a new technique and methods for the characterization of time-dependent mechanical behavior in longterm tests. The hole-shaft coupling test (HSCT) was developed to the low cost of implementation and, especially, not a continued occupation of a testing machine for long periods, allowing the performance of more than one test at the same time. The HSCT results revealed the stress relaxation effects on polytetrafluoroethylene over several days. An optimization with finite element (FE) simulations assistance was carried out to characterize the viscoelastic material and obtain Maxwell generalized model parameters, an analytical formulation was also performed. Additionally, the strains were measured during recovery of the material by digital image correlation (DIC). The HSCT proved to be feasible for measuring the long-term stress relaxation, demonstrating the advantages mentioned above. The FE simulations reproduced qualitatively the mechanical behavior of the material, as well as the analytical model developed. Measurement of strain recovery after HSCT via DIC is presented a way to enrich the characterization of the material. === Os materiais, em geral, têm seu comportamento mecânico dependente das condições de ambiente e da taxa de carregamento. A identificação do comportamento mecânico dependente do tempo representa uma grande dificuldade para a indústria na aplicação de novos materiais, principalmente para o comportamento em longos tempos de aplicação. Neste contexto, há décadas, dispositivos para a medição dessas propriedades mecânicas de longa duração vêm sendo desenvolvidos. Porém, geralmente os mesmos tem alto custo e seu uso é exclusivo para um corpo de prova ensaiado em determinado tempo. O presente trabalho abordou o desenvolvimento de uma nova técnica e metodologia para a caracterização do comportamento mecânico dependente do tempo em ensaios de longa duração, o material selecionado para essa análise foi o politetrafluoretileno. O ensaio de acoplamento eixo-furo (EAEF) foi desenvolvido visando o baixo custo de implementação e, principalmente, a não ocupação contínua de uma máquina universal de ensaios por tempos extensos, permitindo a realização de ensaios de forma concomitante. Os resultados do EAEF evidenciaram a manifestação dos efeitos de relaxação de tensões do politetrafluoretileno ao longo de vários dias. Por meio de uma otimização com auxílio de simulações em elementos finitos (EF), foram obtidos os parâmetros do modelo generalizado de Maxwell para caracterizar a viscoelasticidade do material, uma implementação analítica também foi realizada. Adicionalmente, foram medidas as deformações durante a recuperação do material pela técnica de correlação de imagens digitais (CID). O EAEF mostrou-se viável para a medição da relaxação de tensões por longos períodos, demonstrando as vantagens citadas anteriormente. As simulações em EF reproduziram qualitativamente o comportamento mecânico do material, assim como modelo analítico desenvolvido. A medição das deformações de recuperação após o EAEF via CID apresentou-se uma forma de enriquecer a caracterização do material.