Materiais

Mónica Sousa

Covilhã, 5 de Janeiro de 2012Universidade da Beira Interior

Engenharia Aeronáutica

� 1. Introdução

� 2. Definição de Material Viscoelástico

� 3. Propriedades

� 3.1 Fluência e Recuperação

� 3.2 Relaxamento de tensão

� 3.3 Absorção de energia

� 4. Comportamento Viscoelástico

� 4.1 Fenómenos de fluência e relaxação

� 4.2 Efeito da temperatura

� 4.3 Efeito da temperatura e frequência

� 4.4 Efeito das cargas estáticas

� 5. Exemplos e Aplicações

� 6. Conclusão Universidade da Beira Interior


O conceito de material é normalmente entendido

apenas como sendo um sólido ou um líquido. E se

puder ser ambos?

Um material viscoelástico pode ter propriedades tanto

de um sólido como de um líquido.

Descoberto e desenvolvido no final do século XX, há

uma série de diferentes materiais que contam

como viscoelásticos.

Universidade da Beira Interior


� Materiais que respondem à acção das deformações

com um comportamento reológico viscoelástico.

� Combinação de respostas elásticas e viscosas.

� Materiais que apresentam um comportamento

caracterizado pelos fenómenos de fluência e

relaxação.

� Comportamento dependente do tempo, das taxas

de tensão e de deformação aplicadas, do histórico

de solicitações e da temperatura.



� Fluência e recuperação

� Relaxamento de tensão

� Absorção de energia



� A fluência é uma deformação ao longo do tempo

de um material submetido a uma carga ou tensão

constante.

� No caso da Recuperação a tensão após fluência

tende para um valor limite e a deformação é

parcialmente recuperada.



� Diz-se que há relaxamento das tensões quando a

tensão aplicada a um material, sujeita a uma

deformação constante, diminui com o tempo.



� Define-se a extensão a qual o material absorve

energia, por exemplo de ondas de som ou

vibrações.

� Capacidade de atenuar as vibrações e diminuir as

amplitudes de deslocamentos.

� http://www.youtube.com/watch?v=gyI3iIDtHPk&fe

ature=related



Modelo Viscoelástico Kelvin-Voight



� As propriedades elásticas são simuladas por uma mola com capacidade de armazenamento e memória

� Para os quais tensão, e deformação, são proporcionais de acordo com a lei de Hooke.

� As propriedades viscosas são representadas por um amortecedor sem capacidade de armazenamento e sem memória

� Onde a tensão, σ, é proporcional à taxa de deformação, ε˙ de acordo com a Lei de Newton.

� http://video.google.com/videoplay?docid=-6469913011676522291



� O fenómeno de fluência (creep) manifesta-se

através de uma lenta e contínua deformação do

material, quando o mesmo é solicitado por uma

tensão contínua no tempo (fig.1).



Figura 1: Comportamento de um material viscoelástico: (a) carregamento; (b) deformação

devido a fluência do material viscoelástico.



Figura 2 : Fluência e recuperação do material: (a) carregamento; (b) resposta.



� O fenómeno de relaxação (relaxation) manifesta-se

pelo decréscimo gradual da tensão quando o

material está sujeito a uma deformação contínua

no tempo (fig 3.).



Figura 3. Relaxação da tensão do material viscoelástico.



� A temperatura é considerada o factor mais

importante dos factores ambientais que podem

afectar a resposta dinâmica dos materiais

viscoelásticos.



Figura 4. Variação do módulo de armazenamento e o factor de perda em

relação à temperatura, considerando a frequência constante



Figura 5. Propriedades dinâmicas de três materiais viscoelásticos

representativos (temperatura versus três frequências de operação)



� A relação inversa entre a frequência e a

temperatura (Princípio de Superposição) permite

representar o comportamento de materiais

viscoelásticos para diferentes temperaturas de

forma simplificada.



Figura 6. Variação das propriedades dos materiais viscoelásticos em

função da pré-carga.



� Discos da coluna vertebral humana, tecido da pele,

cabeça de um bebé recém-nascido;

� Cordas de instrumentos musicais

� Madeira, cortiça;

� Polímeros como polietileno e polipropileno;

espumas poliméricas;




Engenharia AeronáuticaOsso: material poro-visco-elástico

� Luvas

� Edifícios altos (placas de aço revestidas com

polímero viscoelástico)

� Estruturas offshore (risers)

� Interior da fuselagem de um helicóptero (sanduíche

de fibra de vidro e camadas de vinyl)

� Capacetes, pára-choques, esteiras de wrestling,

palmilhas





Esquema do centralizador posicionado entre os tubos,

externo (em amarelo) e interno (em preto) do modelo

pipe-in-pipe.

Detalhe da aplicação do MVE e da chapa de aço

Ducto submarinoriser rígido

Ponte construída com plástico

reforçado com fibra de vidro

� Os materiais viscoelásticos surgem como uma

alternativa viável, dado o seu baixo custo,

simplicidade e alto desempenho. Tal alternativa,

que visa o incremento das taxas de amortecimento

de estruturas, capacidade de atenuar as vibrações e

diminuir as amplitudes de deslocamentos.

� Apesar de todas as propriedades dos materiais

viscoelástico a sua utilização ainda não está

consolidada.





FIM

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