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A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
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Coleção Digital
Título: EXPERIMENTAL AND NUMERICAL ANALYSIS OF THE EQUILIBRIUM AND STABILITY OF HYPERELASTIC BARS Autor: FILIPE MEIRELLES FONSECA
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
PAULO BATISTA GONCALVES - ADVISOR
Nº do Conteudo: 63286
Catalogação: 18/07/2023 Liberação: 22/05/2024 Idioma(s): PORTUGUESE - BRAZIL
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63286&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63286&idi=2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63286
Resumo:
Título: EXPERIMENTAL AND NUMERICAL ANALYSIS OF THE EQUILIBRIUM AND STABILITY OF HYPERELASTIC BARS Autor: FILIPE MEIRELLES FONSECA
Nº do Conteudo: 63286
Catalogação: 18/07/2023 Liberação: 22/05/2024 Idioma(s): PORTUGUESE - BRAZIL
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63286&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63286&idi=2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63286
Resumo:
In recent decades, there has been an increasing number of researches and
applications involving hyperelastic structures, integrating different areas of
engineering structures and materials, driven by technological advances in the
manufacturing process by addition (3D and 4D printing), many involving buckling.
However, there is little information about the stability of hyperelastic structural
elements. The objective of this thesis is, therefore, to study the stability of
hyperelastic columns and arches. For this purpose, a non-linear pseudo-3d
variational formulation is initially developed for incompressible hyperelastic
beams, following the Euler-Bernoulli hypotheses. To evaluate this formulation, a
pure bending problem of a hyperelastic beam is investigated numerically using
finite elements, and experimentally. Several constitutive models for nonlinear
hyperelastic materials subjected to finite strains are adopted. Uniaxial tests are used
to determine the constants of each constitutive model and to determine the most
accurate model for the material considered (polyvinylsiloxane). Several one- and
three-dimensional finite elements are tested. The comparison between results
obtained by the proposed formulation and by finite elements with the experimental
data allows determining the accuracy of the formulation as well as the type of
element and the most appropriate discretization for the analyses. Additionally, these
results allow evaluating the importance of axial and shear strains and self-weight in
hyperelastic bars. The aid of a digital image correlation measurement software
during the tests allows an in-depth analysis of the deformation field, along with
three-dimensional finite element analyses. Next, the buckling of hyperelastic
columns with different boundary conditions is studied. Under bending and
compression actions, it is observed that the deformations of the structure along the
non-linear path of equilibrium are influenced by axial and shear deformations,
which are important even under small deformations. Bearing in mind the
importance of initial imperfections in stability problems, a modification of the
Southwell method is proposed here to include such deformations. Finally, the
multistable behavior of pre-compressed hyperelastic arches is analyzed considering one or multiple archess associated in parallel, obtaining a good correlation between
numerical and experimental results. The results obtained in the experimental
analysis show that the flexibility of hyperelastic materials alters the equilibrium
paths and that the structure is capable of presenting high levels of deformation
without damage to the material, giving them a great potential for energy absorption
and storage. It is also observed the important role of self-weight in these trajectories.
Understanding the non-linear behavior and stability of these structural systems are
important in practical applications such as vibration control, energy absorption and
harvesting, metamaterial development, bioengineering and medicine and flexible
robots, among others.
Descrição | Arquivo |
COMPLETE |