Modelagem Númerica de Aumento de Tenacidade a Fratura de Materiais de Base Frágil Reforçados por Fibras

Resumo

Materiais cerâmicos e argamassas avançadas são de grande interesse tecnológico devido suas intrínsecas propriedades mecânicas e físicas como baixa densidade, alta resistência à corrosão e à abrasão, baixa condutividade térmica; resistência a altas temperaturas, ao desgaste e a compressão. Contudo, a maior restrição na aplicação de sistemas estruturais cerâmicos, ou materiais com predominância de ligações de natureza iônica, decorre da elevada fragilidade de suas matrizes. Uma completa caracterização do comportamento de compósitos de alto desempenho, produzidos pela adição de fibras, exige a determinação da relação entre aproximadamente treze parâmetros (dentre os principais destacam-se os dimensionais, de resistência, módulo de elasticidade, percentagem volumétrica das fibras, módulo de elasticidade das fibras, resistência à fratura e coeficiente de atrito na interface fibra/matriz), a interação de tantos fatores torna os métodos experimentais altamente dispendiosos quanto ao custo e tempo de execução. Portanto, a modelagem matemática é imprescindível no projeto destes materiais. Tal fato repercute em uma considerável diferença entre os dados numéricos obtidos com estes modelos e os dados experimentais. Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico abrangente para análise bidimensional do composto cimenticeo reforçado por fibras, utilizando o software ANSYS que tem como base o método de elementos finitos. O modelo teórico-constitutivo proposto para o concreto é um modelo baseado nas teorias da mecânica da elasticidade e mecânica da fratura com o objetivo de dar um tratamento numérico-computacional mais adequado para estimação do aumento da tenacidade em materiais compostos quando reforçados com fibras. A linguagem ANSYS Parametric Design Language (APDL) será adotada com o objetivo de otimizar o processo de criação do modelo. Os resultados obtidos serão comparados com os modelos e experimentos, extraídos de trabalhos apresentados por outros pesquisadores.