{pt_PT=Study of four point bending specimen geometry} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Nos testes em flexão a quatro pontos, algumas amostras revelam zonas de falha nas proximidades dos rolos de carregamento, onde a tensão de von Mises não é rigorosamente calculável por meios analíticos. Este carregamento não afeta apenas os materiais suscetíveis à falha por indentação nos roletes, a concentração de tensão próxima aos rolos de carregamento pode enviesar qualquer estudo que tente avaliar as propriedades do material ao usar flexão em quatro pontos. Para contribuir para uma melhoria no método, o trabalho que se segue introduz uma geometria bem conhecida, o design ”dog bone”, geralmente utilizado noutros tipos de testes mecânicos no ensaio de flexão a quatro pontos. O objetivo é determinar como esta geometria altera o campo de tensões imposto em relação as amostras construídas de acordo com os padrões ASTM e os benefícios que isso pode trazer ao teste de flexão. Como ponto de partida, forem realizadas simulações numéricas para observar a evolução do campo de tensões ao alterar os novos parâmetros inerentes à nova geometria e determinar a melhor combinação dos parâmetros referidos. Depois de se estabelecerem as geometrias finais das amostras, estas foram fabricadas com a tecnologia FDM e sujeitas a testes de flexão em quatro pontos para validar os resultados numéricos do trabalho. Com os resultados dos testes mecânicos validou-se parcialmente o modelo numérico e a utilização da expressão para o cálculo de tensões para estas novas geometrias. Verificou-se também um aumento de tensão na zona central do provete significando menores influências por parte dos roletes. , en=As the four point bending tests continue being used to determine flexural properties of materials, some specimens reveal failure zones in the vicinity of the loading rollers where the von Mises stress is not easily calculable through expressions. As of now this loading does not only affect the materials susceptible to this type of failure, the stress concentration near the loading rollers can misguide any study trying to evaluate the material properties through this test. In order to combat this, the following work introduces a well known geometry, the ”dog bone” design, usually used in other types of mechanical testing into the realm of four point bending. The objective is to determine how this geometry alters the stress field over the specimens built according to ASTM standards and the benefits this might bring to the bending test. As a starting point, numerical simulations were used to observe the stress evolution when changing the new parameters inherent to the new geometry, and determine the best combination of said parameters. After establishing the final specimen geometries, they were manufactured using FDM technology and imposed to four point bending tests to validate the numerical results of the work. With the results gathered from the mechanical testing the numerical work was partially validated as well as the use of the equation for calculating stress at the mid-span. An increase in stress at the mid-span was also verified meaning a reduction on the influence of the rollers on the test. }

Discussão: outubro 14, 2020, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

João Subtil Lobo (ist181545)

ORIENTADOR

Antonio Manuel Relogio Ribeiro

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Luís Filipe Galrão dos Reis

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado