Desenvolvimento de materiais auxéticos para aplicações estruturais

Abstract

Cada vez mais, existem eventos naturais ou artificiais (como sismos, explosões) que colocam em risco os elementos estruturais e não estruturais dos edifícios. Tendo em vista a resolução deste tipo de problema, na presente dissertação, é analisada uma característica que alguns materiais apresentam na sua forma natural (materiais auxéticos) que poderá ajudar a minimizar esses efeitos. Com esta característica é possível que um material obtenha um coeficiente de Poisson negativo, o que reflete que este irá aumentar de dimensão transversal e longitudinal quando sujeito a uma força de tração. Assim, o objetivo principal deste trabalho de dissertação foi o desenvolvimento de estruturas auxéticas em material compósito em que numa primeira fase, foi otimizado o material compósito variando o tipo e percentagem de fibra utilizada no núcleo de reforço, e de seguida otimizada a própria estrutura auxética. As estruturas foram realizadas com recurso a varões compósitos entrançados produzidos e ensaiados relativamente às suas propriedades físicas e mecânicas, seguindo a metodologia adotada por outros autores. Os resultados obtidos demonstram efetivamente que as estruturas produzidas refletem um comportamento auxético assim como um bom comportamento mecânico, sendo também realizada uma comparação com o resultado obtidos por outros autores que desenvolveram materiais (BCR) semelhantes.

There are more and more natural and artificial events (like earthquakes and explosions) that threaten the structural components of the built heritage. In order to try to solve this kind of problems, this dissertation, studies feature presented by some materials in their natural arrangement (auxetics materials), that could help to minimize those effects. With this characteristic, it is possible that one material acquires a negative Poisson ratio, which means it will have a transversal and longitudinal expansion, when exposed to a traction force. The main objective of this dissertation is the development of auxetic structures in composite materials. In a first phase the composite material was optimized, varying the type and percentage of the fibre; secondly, the auxetic structure was optimized. The structures were made using braided composit rods which were produced and tested concerning their physical and mechanical properties, following a methodology adopted also by other authors. The results show that the produced structures reflect an auxetic behaviour as well as a good mechanical behaviour. A comparison with the results achieved by other authors with identical BCR is also made.