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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8971 |
| Date | 08 April 2016 |
| Creators | Melo, Caiuã Caldeira de |
| Contributors | Canto, Leonardo Bresciani, Canto, Rodrigo Bresciani |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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