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dc.contributor.advisor1Antonio Ferreira Ávilapt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5032990765950518pt_BR
dc.contributor.referee1Marco Tulio Correa de Fariapt_BR
dc.contributor.referee2Lázaro Valentim Donadonpt_BR
dc.creatorThiago Teixeira Nardy Barrionipt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6633233735110629pt_BR
dc.date.accessioned2022-10-04T19:46:16Z-
dc.date.available2022-10-04T19:46:16Z-
dc.date.issued2021-11-24-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/45945-
dc.description.abstractMetamaterials are a class of materials that have special properties not found naturally. These special properties are related to the calculated geometric design so that the structure has a desirable response. 3D printers have enabled the production of metamaterials, becoming gradually an accessible technology for many people. This research can be divided into three different stages. The first one was the mechanical characterization of 3D printing filament based on TPU (polyurethane thermoplastic), an hyperelastic material. Based on tensile and compression tests, the 5th order Mooney-Rivlin models seems to be the best option. The second stage was the investigation of how 3D Fused Filament Fabrication (FFF) printers parameters, e.g., filament deposition orientation, flow rate, speed deposition and extrusion temperature affect the overall final specimens’ mechanical properties and its quality. An increase on extrusion temperature combined with a decrease on speed deposition seems to reduce the layers’ deposition failure. No statistical differences were observed on mechanical properties (stiffness and strength) regardless the filament deposition orientation. The last stage was the numerical simulations of two classes of metamaterials, i.e. auxetics and Kirigami-based. In numerical simulations, the auxetic structures showed Poisson ratio values between 5 and 18% higher than theoretical values. Except for the crosschiral auxetic structure, which showed greater variations between theoretical and simulated and needs further investigation (around 50%). The kirigami structures had elongation values close to those in the literature, but it is likely that in physical tests these structures can reach higher values. Applications such as sound mufflers and running shoes (auxetics) and physical therapy adhesive tapes (kirigami) are some that can be mentioned for these structures.pt_BR
dc.description.resumoMetamateriais são uma classe de materiais que apresentam propriedades especiais não encontradas naturalmente. Essas propriedades especiais estão relacionadas ao projeto geométrico calculado, de forma que a estrutura tenha uma resposta desejável. Impressoras 3D possibilitaram que os metamateriais fossem produzidos, sendo que cada dia essa tecnologia se torna mais acessível à população em geral. Esse trabalho pode ser dividido em três etapas. A primeira foi a caracterização mecânica do filamento de impressão 3D de TPU (Termoplástico de Poliuretano), um material hiperelástico. Pelos ensaios de tensão e compressão os modelos de Mooney-Rivlin de 5ª ordem se mostrou a melhor opção. A segunda etapa foi a investigação de como os parâmetros de impressão 3D de Fabricação por Filamento Fundido (FFF), por exemplo, orientação de deposição do filamento, taxa de extrusão, velocidade de deposição e temperatura de extrusão podem afetar as propriedades e qualidade mecânica das peças. Um aumento na temperatura de extrusão combinado com uma redução da velocidade de deposição pareceu reduzir o erro de deposição das camadas. Diferenças estatísticas não foram observadas nas propriedades mecânicas (rigidez e resistência) quando variado a orientação de deposição do filamento. A última etapa foi a simulação numérica de duas classes de metamateriais: os tipos auxéticos e kirigami. Nas simulações numéricas as estruturas auxéticas demonstraram valores de coeficiente de Poisson entre 5 e 18% maiores comparado aos valores teóricos. Exceto a estrutura auxética crosschiral que apresentou variações maiores entre teórico e simulado e necessita maiores investigações (em torno de 50%). As estruturas kirigami tiveram valores de alongamento próximos comparados aqueles da literatura, mas é provável que em testes físicos essas estruturas possam atingir valores superiores. Aplicações como abafadores sonoros e tênis de corrida (auxéticos) e fitas adesivas fisioterápicas (kirigami) são algumas que podem ser mencionadas para essas estruturas.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanicapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMetamateriaispt_BR
dc.subjectImpressão 3Dpt_BR
dc.subjectHiperelásticopt_BR
dc.subjectPLA-flex®pt_BR
dc.subjectMEFpt_BR
dc.subject.otherEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.otherMetamateriaispt_BR
dc.subject.otherImpressão 3Dpt_BR
dc.titleAnálise numérica e caracterização hiperelástica de metamateriais mecânicos produzidos com impressão 3Dpt_BR
dc.title.alternativeNumerical analysis and hyperelastic characterization of metamaterials mechanics produced with 3D printingpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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