Dissertação
Design and analysis of bio-inspired cellular structures with variable relative density produced with fused filament fabrication EVALUATED
O objectivo desta tese era avaliar as propriedades mecânicas das estruturas lattice, compostas pela célula unitária TPMS desenhada, em painéis sanduíche e estruturas cúbicas. Para tal, três valores diferentes de densidade relativa (0,20; 0,25 e 0,30) da célula foram utilizados, para estudar a influência da densidade relativa da estruturas lattice nas suas propriedades mecânicas. Análises experimentais e numéricas foram realizadas, tanto para testes de compressão como flexão em três pontos. As análises numéricas foram feitas utilizando o software Siemens NX. Os provetes experimentais foram fabricados através de um processo de fabrico de filamentos fundidos (FFF) numa impressora 3D comercial, utilizando ácido poliláctico neutro PLA-N. Os resultados obtidos sugerem que, nos testes de compressão, a força de reacção, a rigidez e a energia absorvida aumentam com o aumento da densidade relativa, tanto nos resultados experimentais como numéricos. Os provetes de 0,30 mostraram os melhores resultados, principalmente nas simulações numéricas. As observações das falhas nos provetes de compressão mostraram que estes falharam a meia altura das células. Relativamente aos ensaios de flexão, ao contrário dos de compressão, as propriedades mecânicas diminuíram com o aumento da densidade relativa. Os modos de falha observados nos painéis sanduíche foram associados a detalhes apresentados em camadas impressas específicas das células unitárias, provavelmente relacionadas com overhangs. Em suma, os parâmetros geométricos das células têm uma maior influência sobre as propriedades mecânicas quando sujeitas a compressão, do que quando sujeitas a flexão no núcleo de painéis sanduíche, principalmente no que diz respeito à região de ligação entre células.
novembro 24, 2021, 14:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Manuel de Figueiredo Cravo Relvas Sardinha
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Colaborador Docente
