Vitor Takashi Endo IMPLEMENTAÇÃO DE MODELO CONSTITUTIVO DE VISCOELASTICIDADE LINEAR ORTOTRÓPICA ASSOCIADA À TÉCNICA DE IDENTIFICAÇÃO DE PARÂMETROS Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica. Orientador: Prof. Dr. Eng. José Carlos de Carvalho Pereira Florianópolis 2013 Catalogação na fonte elaborada pela biblioteca da Universidade Federal de Santa Catarina Endo, Vitor Takashi Implementação de modelo constitutivo de viscoelasticidade linear ortotrópica associada à técnica de identificação de parâmetros / Vitor Takashi Endo ; orientador, José Carlos de Carvalho Pereira - Florianópolis, SC, 2013. 105 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Inclui referências 1. Engenharia Mecânica. 2. Materiais compostos injetados. 3. Modelo constitutivo. 4. Viscoelasticidade linear ortotrópica. 5. Método de elementos finitos. I. Pereira, José Carlos de Carvalho. II. Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. III. Título. Vitor Takashi Endo IMPLEMENTAÇÃO DE MODELO CONSTITUTIVO DE VISCOELASTICIDADE LINEAR ORTOTRÓPICA ASSOCIADA À TÉCNICA DE IDENTIFICAÇÃO DE PARÂMETROS Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de “Mestre em Engenharia Mecânica” e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Florianópolis, 26 de julho de 2013. ________________________ Prof. Dr. Eng. Armando Albertazzi Gonçalvez Jr Coordenador do Curso Banca Examinadora: ________________________ Prof. Dr. Eng. José Carlos de Carvalho Pereira Orientador ________________________ Prof. Dr. Eng. Lauro Cesar Nicolazzi Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC ________________________ Prof. Dr. Gean Vitor Salmoria Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC ________________________ Prof. Dr. Eng. Guilherme Mariz de Oliveira Barra Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC Este trabalho é dedicado à Universidade Federal de Santa Catarina. AGRADECIMENTOS Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina. Ao orientador e professor José Carlos de Carvalho Pereira. Aos demais professores do Departamento de Engenharia Mecânica da universidade. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. Aos meus familiares, em especial aos meus pais: Armando Haruo Endo e Elena Tieko Sato Endo. Aos colegas e amigos do Grupo de Análise e Projeto Mecânico: Luiz Carlos Pinagé de Lima Filho, Armin Sonnenhohl, Diego Fernandes Rodrigues e Vinicius Bianchezzi. Aos colegas da empresa Whirlpool Latin America: Thyago Morette Kiam e Pablo Filgueira Rodeiro. A minha namorada e companheira Josiane Giese. RESUMO O conhecimento acerca das propriedades dos materiais figura como aspecto essencial no contexto da mecânica de sólidos computacional aplicada ao desenvolvimento de produtos. Com o intuito de promover a utilização de materiais compostos injetados em componentes estruturais, torna-se relevante a investigação de técnicas adequadas para a caracterização do material, considerando a variação de propriedades mecânicas em relação à orientação das fibras e ao tempo de carregamento mecânico. Deste modo, foi descrita uma metodologia para a obtenção de corpos de prova, assim como a condução dos ensaios mecânicos e o tratamento dos dados. A representação matemática das propriedades do material foi feita por meio de um modelo constitutivo de viscoelasticidade linear descrito por séries de Prony, convenientemente adaptado para materiais ortotrópicos. Devido ao elevado número de coeficientes do modelo constitutivo proposto, foi aplicada a técnica de identificação de parâmetros para a determinação das incógnitas da função matemática que representa o modelo constitutivo. A metodologia utilizada permitiu a obtenção de uma boa correlação entre dados experimentais, analíticos e numéricos do ensaio de fluência. Tais resultados favorecem o emprego da simulação numérica para o desenvolvimento de componentes estruturais ao utilizar o modelo constitutivo proposto de viscoelasticidade linear ortotrópica. Palavras-chave: Materiais compostos injetados, modelo constitutivo, viscoelasticidade linear ortotrópica, método de elementos finitos, identificação de parâmetros.