{pt_PT=Análise do Comportamento Monotónico e Cíclico do Grafeno} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O grafeno é um material alotrópico do carbono que tem despertado grande interesse por parte da comunidade científica, dadas as suas excelentes propriedades mecânicas e elétricas. O objetivo deste trabalho é efetuar uma caraterização das propriedades mecânicas do grafeno e analisar o seu comportamento cíclico. Com esse intuito, desenvolve-se em elementos finitos, e com recurso ao potencial de Morse modificado, um modelo representativo de uma estrutura de grafeno, utilizando elementos do tipo viga/barra. Em seguida, obtêm-se as propriedades elásticas e as propriedades resistentes do grafeno, utilizando elementos com comportamento elástico e elastoplástico, respetivamente. Os resultados obtidos são discutidos e validados com os existentes na literatura, que utilizam não só o método dos elementos finitos, mas também a density functional theory e a molecular dynamic simulations. Além disso, um estudo de convergência das propriedades elásticas é efetuado para folhas de grafeno com dimensões distintas. Posteriormente, realizam-se ensaios cíclicos à estrutura de grafeno e obtém-se a densidade de energia plástica dissipada em cada ensaio. Os resultados são analisados e conclui-se que o modelo de elementos finitos permite simular corretamente o comportamento mecânico do grafeno., en=Graphene is a carbon allotrope that has been a subject of great interest from scientific community, due to its extraordinary mechanical and electrical properties. The goal of this thesis is to perform the characterization of the mechanical properties of graphene and assess its cyclic behaviour. With this purpose, a finite element model of the graphene structure is developed. The behaviour of each carbon bond, modelled with beam elements, is simulated using the modified Morse potential. After that, the elastic and strength properties are computed, using elements with elastic and elastoplastic behaviour, respectively. These results are discussed and validated with the ones available in the literature, calculated not only with finite element models but also with the density functional theory and molecular dynamic simulations. Besides that, a convergence study of the elastic properties is performed for several graphene structure dimensions. After that, cyclic tests are performed to the graphene structure, and the plastic dissipated energy density of the structure is calculated during each test. The results are discussed and it is possible to conclude that the built model simulates correctly the graphene mechanical behaviour.}

Discussão: abril 26, 2017, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Diogo Manuel Nunes Galhofo (ist173561)

ORIENTADOR

Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado