Title

ANÁLISE MODAL VIA MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS PARA VIGAS DE MATERIAL COMPÓSITO À BASE DE FIBRAS VEGETAIS

ANALYSIS OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF A VEGETABLE FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL USING THE FINITE ELEMENTS METHOD

Authorship

Silva, Leandro José da; Silva, Vânia Regina Velloso; Silva, Alex Sander Chaves da

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Silva, Vânia Regina Velloso

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Silva, Alex Sander Chaves da

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DOI

10.5151/2594-5327-0107

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Abstract

O presente trabalho visa estudar o comportamento mecânico de um compósito moldado com número variável de camadas de fibras vegetais, e avaliar a influência da orientação das fibras nas características dinâmicas de uma viga à base desse material, através de simulação computacional utilizando Elementos Finitos. Confeccionaram-se amostras por moldagem manual, utilizando-se como matriz resina epóxi e como reforço tecidos bidirecionais de fibras da Agave Americana (Pita ou Piteira). As propriedades mecânicas foram obtidas através de ensaios normalizados, sendo observado que todos os compósitos apresentaram resistência à tração menor que a resina epóxi quando testada sem reforço. O melhor resultado entre os compósitos foi obtido com o material moldado com 03 camadas de tecido de fibras, havendo um ligeiro acréscimo do módulo de elasticidade para esse material em relação à matriz epóxi. A análise modal foi realizada no pacote comercial ANSYS versão 5.6, onde os resultados demonstraram a influência da orientação das fibras nas freqüências naturais de vibração em vários modos de vibração. Os maiores valores de freqüência encontrados foram para as fibras orientadas a 30o nos modos de vibrar a flexão.

The present work seeks to study the mechanical behavior of a molded composite with variable number of vegetable fiber’s layers, and analyses the dynamic properties of a cantilever beam by Finites Elements Method. Samples were made by manual molding, being used as matrix epoxy resin and as reinforcement woven bi-directional of American Agave’s fibers. Test specimens with form and dimensions proposed by the standard test method ASTM D 638 - 96, which treat of the determination of tensile properties for unreinforced and reinforced plastic. All composites presented smaller traction resistance than the epoxy resin when tested without reinforcement. The best result among the composites was obtained with the molded material with 03 layers of fabric of fibers, having a quick increment of the modulus of elasticity for that material in relation to the epoxy matrix. The modal analysis was made in the software ANSYS 5.6, for a beam molded with 4 fiber’s layers. The bigger values of natural frequency were obtained for the flexural mode shape with the fibers aligned to 30o. In general the results show an influence of fibers orientation in natural frequencies.

Keywords

Compósitos; Fibras vegetais; Análise modal; Método de elementos finitos.

Composites; Vegetable fibers; Modal analysis; Finites elements method.