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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37814
Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.creator | Silva, Ricardo Janssen Harger da | - |
dc.date.accessioned | 2025-08-08T17:41:50Z | - |
dc.date.available | 2025-08-08T17:41:50Z | - |
dc.date.issued | 2025-05-30 | - |
dc.identifier.citation | SILVA, Ricardo Janssen Harger da. Correlação entre modelos de micromecânica e ensaios experimentais para um compósito de fibras de sisal produzido por infusão a vácuo. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37814 | - |
dc.description.abstract | Fiber-reinforced composite materials exhibit highly advantageous mechanical properties for a wide range of engineering applications. However, due to the use of synthetic components, such as resins and fibers, these materials generate significant environmental impacts during their manufacturing process and especially at the end of the life cycle of the products in which they are used. In this context, the use of natural fibers, such as plant-based fibers, emerges as a sustainable alternative that reduces environmental harm without compromising the beneficial properties of composites. Among natural fibers, sisal has attracted interest in recent studies due to its good mechanical properties; however, its application remains underexplored. To help bridge this gap, this work aims to analyze design tools such as micromechanical models and finite element analysis applied to sisal fiber-reinforced composites. Materials and methods were also adopted with the goal of integrating this composite material into engineering applications. The following models were used: (i) Rule of Mixtures, (ii) Halpin-Tsai, and (iii) numerical simulation of a representative volume element (RVE) to estimate material properties, which were used in finite element simulations of tensile and bending tests. In addition, the sisal fiber composite, manufactured via vacuum infusion using polyester resin as the matrix, had its tensile and flexural properties evaluated through standardized tests. The mechanical properties and stress-strain curves obtained experimentally were compared with the results from micromechanical models and simulations. The micromechanical models and RVE simulation showed variations in the elastic modulus between 3% and 5.5% compared to the experimental results. However, the comparison between the simulated and experimental stressstrain curves for the tensile and bending tests showed a notable divergence. This discrepancy can be attributed to factors such as fiber anisotropy, waviness, the presence of defects, and adhesion failures, which are not considered in micromechanical models. Nevertheless, the correlation can serve as a useful reference for future studies involving micromechanics, finite element simulations, and engineering applications of sisal fiber-reinforced composites. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná | pt_BR |
dc.rights | openAccess | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | pt_BR |
dc.subject | Materiais compostos | pt_BR |
dc.subject | Sisal (Fibra) | pt_BR |
dc.subject | Micromecânica | pt_BR |
dc.subject | Sustentabilidade | pt_BR |
dc.subject | Método dos elementos finitos | pt_BR |
dc.subject | Compostos poliméricos | pt_BR |
dc.subject | Composite materials | pt_BR |
dc.subject | Sisal (Fiber) | pt_BR |
dc.subject | Micromechanics | pt_BR |
dc.subject | Sustainability | pt_BR |
dc.subject | Finite element method | pt_BR |
dc.subject | Polymeric composites | pt_BR |
dc.title | Correlação entre modelos de micromecânica e ensaios experimentais para um compósito de fibras de sisal produzido por infusão a vácuo | pt_BR |
dc.title.alternative | Correlation between micromechanical models and experimental tests for a sisal fiber composite manufactured by vacuum infusion | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.description.resumo | Materiais compósitos reforçados com fibras apresentam propriedades mecânicas extremamente vantajosas para uma ampla gama de aplicações na engenharia. Contudo, devido ao emprego de componentes sintéticos, como resinas e fibras, esses materiais geram impactos ambientais significativos durante sua fabricação e, especialmente, ao final do ciclo de vida dos produtos que os utilizam. Nesse contexto, o uso de fibras naturais, como fibras vegetais, surge como uma alternativa sustentável que diminui os danos ambientais sem comprometer as propriedades benéficas dos compósitos. Entre as fibras naturais, o sisal tem despertado interesse em estudos recentes devido às suas boas propriedades mecânicas; porém, sua aplicação ainda é pouco explorada. Para contribuir com a redução dessa lacuna, este trabalho visa analisar ferramentas de projeto, como modelos de micromecânica e análise por elementos finitos, aplicadas a compósitos reforçados com fibras de sisal. Também, foram adotados materiais e métodos que buscam a inserção desse material compósito em aplicações de engenharia. Foram utilizados os seguintes modelos: (i) Regra das Misturas, (ii) Halpin-Tsai e (iii) simulação numérica de um elemento volumétrico representativo (RVE) para estimar as propriedades do material, que foram utilizadas em simulações de elementos finitos de ensaios de tração e flexão. Além disso, o compósito com fibras de sisal, fabricado por infusão a vácuo com resina poliéster como matriz, teve suas propriedades de tração e flexão avaliadas por meio de ensaios padronizados. As propriedades mecânicas e as curvas de tensão-deformação obtidas experimentalmente foram comparadas com os resultados dos modelos de micromecânica e simulações. Os modelos da micromecânica e a simulação com RVE apresentaram variações no módulo de elasticidade entre 3% e 5,5% em relação aos resultados experimentais. Entretanto, a comparação entre as curvas de tensão-deformação simuladas e experimentais para os ensaios de tração e flexão mostraram uma divergência notável. Essa discrepância pode ser atribuída a fatores como anisotropia das fibras, ondulação, a presença de defeitos e falhas de adesão que não são considerados nos modelos de micromecânica. No entanto, a correlação pode servir como uma referência útil para estudos futuros envolvendo micromecânica, simulações por elementos finitos e aplicações em engenharia de compósitos reforçados com fibras de sisal. | pt_BR |
dc.degree.local | Curitiba | pt_BR |
dc.publisher.local | Curitiba | pt_BR |
dc.creator.ID | https://orcid.org/0009-0004-1512-7570 | pt_BR |
dc.creator.Lattes | https://lattes.cnpq.br/2928058358143895 | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Berti, Lucas Freitas | - |
dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-9720-9040 | pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes | https://lattes.cnpq.br/8514222359362903 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Luersen, Marco Antônio | - |
dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0002-3769-8815 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | https://lattes.cnpq.br/4815765372448868 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Ferreira, Ana Paula Carvalho da Silva | - |
dc.contributor.referee1Lattes | https://lattes.cnpq.br/7311612508009533 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Silva, Joao Gustavo Pereira da | - |
dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0002-4197-1052 | pt_BR |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/3787506080021018 | pt_BR |
dc.contributor.referee3 | Berti, Lucas Freitas | - |
dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0002-9720-9040 | pt_BR |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/8514222359362903 | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UTFPR | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO | pt_BR |
dc.subject.capes | Engenharia Mecânica | pt_BR |
Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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