Dissertação

{pt_PT=Instabilidade em folhas de grafeno} {} EVALUATED

{pt=O grafeno é uma camada atómica de carbono com uma estrutura molecular hexagonal e uma das nanoestruturas mais interessantes da actualidade, dadas as suas excelentes propriedades mecânicas, eléctricas e ópticas, tendo aplicações em quase todos os campos da engenharia. Tendo isso em conta, este trabalho teve como objectivo a construção de um modelo de elementos finitos de uma folha de grafeno que permita o estudo da sua estabilidade estrutural, verificando este processo com resultados obtidos por outros investigadores. O modelo construído consiste num modelo atómico-contínuo, que utiliza o potencial interatómico AMBER. Estudou-se também a estabilidade estrutural de uma folha de grafeno a partir de um estudo paramétrico para diferentes condições de apoio e carregamentos, fazendo uma avaliação da variação de força crítica e do respectivo modo de instabilidade com a mudança de parâmetros geométricos. O método dos elementos finitos provou ser uma boa solução para a investigação de nanoestruturas, com resultados de acordo com os disponíveis na literatura. Ficou demonstrado também neste estudo que uma folha de grafeno em instabilidade estrutural se comporta de acordo com a previsão feita com a teoria clássica de placas. , en=Graphene is a single layer of carbon atoms, in an hexagonal lattice, and one of the most interesting nano-structures of today, given its excellent mechanical, electrical and optical properties, with applications in almost every field of engineering. Taking this into account, this work aims to build a finite element model of a graphene sheet that allows the study of its structural stability, verifying this model with results from other investigators. This model was built following the atomic-continuum approach, using the AMBER inter-atomic potential. This work also shows a parametric study of the buckling of graphene sheets for different combinations of loads and supports, making a critical assessment of the variation of the buckling load and the corresponding buckling mode with respect to geometric parameters. The finite element method has proven to be a good solution for the research of the mechanical properties, with results in agreement with the available literature. This study also demonstrates that the buckled graphene sheet behaves like the classic plate theory predicts.}
{pt=Grafeno, nanomateriais, instabilidade estrutural, elementos finitos, modelo atómico-contínuo, en=Graphene, nano-materials, buckling, finite element, atomic-continuum approach}

Novembro 18, 2016, 11:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Miguel Rosa Pereira Silvestre

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado