Caracterização de materiais viscoelásticos com aplicação de séries de prony e análise por elementos finitos

Abstract

Resumo: O comportamento mecanico dos materiais viscoelasticos (MVEs) e influenciado, entre outros, por parametros como tempo e temperatura. O estudo da influencia destes parametros e objeto frequente de pesquisas que visam buscar uma metodologia mais adequada para determinar seu impacto no comportamento de estruturas construidas com MVEs. Este texto apresenta uma metodologia para a caracterizacao de MVEs termorreologica e piezorreologicamente simples no dominio do tempo a partir de dados experimentais, utilizando as Series de Prony e uma tecnica mista de otimizacao baseada em Algoritmos Geneticos (AG) e Programacao Nao Linear (PNL). O resultado final de caracterizacao e a obtencao das constantes relacionadas a cada termo da Serie de Prony, que foi utilizada na analise por Elementos Finitos (EF) do material viscoelastico (MVE). Alem disso, o texto discute tambem as influencias da pressao e da temperatura sobre o comportamento mecanico desses materiais. Os resultados desta analise sao comparados aos dados experimentais com o intuito de validar a metodologia. Os resultados finais se mostram bastante promissores e a metodologia se apresenta eficiente para identificacao de MVEs.

Abstract: The mechanical behavior of viscoelastic materials is influenced, among other factors, by parameters like time and temperature. The study of the influence of those parameters is often the subject of researches, which the main objective is to find a more adequate methodology to determinate their impact in the behavior of structures built with viscoelastic materials. This text presents a methodology for the characterization of viscoelastic materials thermorheologically and piezorheologically simple in the time domain from experimental data, using Prony Series and a mixed technique of optimization based on Genetic Algorithms and Non Linear Programming. The final characterization results are the parameters related to each Prony Series term, which were used in the Finite Element Analysis of the viscoelastic material. Besides that, this text also discusses the influence of pressure and temperature on the mechanical behavior of those materials. The results of this analysis are compared to the experimental data in order to validate the methodology. The final results are very promising and the methodology presents itself effective on the identification of viscoelastic materials.