Análise de um modelo hiperelástico para um material compósito a partir das propriedades de seus materiais bases, suas frações volumétricas e orientações de suas fibras

Abstract

Utilizando-se um material encontrado na industria, formado por uma matriz elastomérica com dupla orientação de fibras de náilon, foi feito um estudo de seu comportamento mecânico, bem como de seus constituintes para avaliar se a teoria de misturas poderia ser aplicada ao compósito. Foram realizados ensaios mecânicos de tração em corpos de prova do compósito nos angulos de fibra de -33°, 0° e 57°, bem como individualmente no elastômero e nas fibras de náilon. Também foi feito um estudo em sua anisotropia e proposto um modo de relacionar as constantes das equações de energia de deformação com as constantes dos ensaios nas diferentes orientações do compósito. Os resultados apontam para a impossibilidade do uso da fração volumétrica para caracterizar o compósito estudado. O modelo de Yeoh modificado para acomodar anisotropia mostrou bons resultados, mas o de Ogden não.

Departing from a material used in industry, formed by an elastomeric matrix reinforced with nylon fibers, a study of the mechanical behavior of the composite was carried auto to check if the rule of mixtures could be used to characterize the material. Tensile testing were carried out for the matrix material, the fiber material, as well as the composite material at -33°, 0° and 57°. An attempt to relate the constitutive constants of the strain energy function to the anisotropy of the composite was made. Results showed that the rule of mixtures cannot be used for the intended purpose. The constitutive model of Yeoh was successfully modified to capture the anisotropy, but the Odgen model modified in the same way failed.