Dissertação

{pt_PT=Análise do Comportamento Mecânico da Sobreinjeção com Insertos Metálicos} {} EVALUATED

{pt=O comportamento mecânico de componentes fabricados por sobreinjeção só pode ser corretamente analisado através duma simulação numérica estrutural, considerando as propriedades mecânicas e as alterações geométricas resultantes do processo de fabrico por injeção. Sempre que se trate da injeção de polímeros reforçados com fibra curta é ainda necessário incluir a resposta anisotrópica do material. Como tal, existe a necessidade de contabilizar este tipo de resposta do material, bem como o mapeamento das extensões residuais e da orientação da fibra obtidos no fim da análise de injeção. Para componentes obtidos por sobreinjeção, uma análise estrutural correta, exige ainda um modelo numérico adequado que consiga reproduzir computacionalmente o comportamento mecânico do complexo contacto entre polímero e inserto. Neste trabalho realiza-se um estudo numérico-experimental da resistência mecânica da ligação metal-polímero em peças sobreinjetadas através da realização de ensaios de tração uniaxial de um conjunto de componentes com geometrias e insertos metálicos diferentes. Os ensaios experimentais permitiram obter a evolução da força de separação do inserto do polímero e analisar o efeito do tempo, após fabrico. Procurou-se reproduzir numericamente os fenómenos físicos evidenciados experimentalmente no programa de elementos finitos Abaqus. Pelas razões acima mencionadas, a análise computacional iniciou-se com a simulação do processo de injeção no programa Moldflow, tendo o mapeamento das variáveis resultantes do processo de fabrico sido realizado através do programa Helius PFA. A análise numérica teve ainda por objetivo validar as informações mapeadas e o modelo de contacto numérico utilizado na interação das superfícies do metal e polímero., en=The mechanical behaviour of a component obtained by overmolding cannot be correctly analyzed through a structural simulation without considering its mechanical properties and the geometric changes resulting from the injection moulding process. In addition to the consequences arising from the manufacturing process, it must be taken into account that short fiber reinforced polymers have an anisotropic behaviour. Therefore, there is a need for this type of information to be assigned to the material, such as the mapping of the residual strains and fiber orientation obtained at the end of the injection analysis. In the structural analysis of components obtained by overmolding, it is also crucial to define a contact behavior between the different materials in order to get closer to the computational simplifications for a highly complex polymer/metal contact. In this work the experimental study of a set of components obtained by overmolding is performed considering three types of metal inserts and the time after obtaining the components, aiming to obtain the metal/polymer separation force in uniaxial tensile mode. It is also carried out a study for the numerical reproduction of the physical phenomena evidenced experimentally. To simulate the injection process Moldflow was used, while the structural analysis was performed by Abaqus. The mapping of the information from Moldflow to Abaqus and the mechanical characterization of the polymer was executed by Helius PFA. The numerical analysis aimed to reproduce the experimental curves, to validate the mapped information and to verify an approximate polymer/metal contact behaviour regarding the experimental cases.}
{pt=Sobreinjeção, Força Separação, Modelo de Contato, en=Overmolding, Separation Force, Contact Model}

janeiro 25, 2021, 14:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Bárbara Perry Pereira Alves Gouveia Almeida

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Jorge Manuel Da Conceição Rodrigues

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado