ISSN 2594-5327
79º Congresso Anual da ABM - Internacional — Vol. 79 , num. 79 (2026)
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Resumo
Estruturas auxéticas apresentam propriedades mecânicas diferenciadas devido ao coeficiente de Poisson negativo, tornando-se promissoras para aplicações que exigem elevada absorção de energia e eficiência estrutural. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de simulação computacional multiescala para avaliar o comportamento mecânico de estruturas auxéticas produzidas por manufatura aditiva DLP e reforçadas com fibras curtas de juta. Inicialmente, foram construídos modelos de Elemento de Volume Representativo (RVE) para determinação das propriedades efetivas dos compósitos contendo 0%, 2,0%, 2,5% e 3,0% de fibras de juta. As propriedades obtidas foram posteriormente implementadas em modelos estruturais utilizando os módulos ACP e Mechanical da plataforma Ansys®. Simulações de compressão foram realizadas em células unitárias e em estruturas tridimensionais completas, permitindo avaliar deslocamentos, coeficiente de Poisson e distribuição de tensões equivalentes de Von-Mises. Os resultados confirmaram o comportamento auxético das estruturas, com coeficientes de Poisson negativos variando entre -0,35 e -0,57. As simulações também identificaram regiões críticas de concentração de tensões coincidentes com as áreas de falha observadas experimentalmente. Os resultados demonstram a eficiência da metodologia proposta para prever o comportamento mecânico de estruturas auxéticas e auxiliar na otimização de componentes destinados a aplicações de absorção de impacto e proteção estrutural.
Auxetic structures exhibit unique mechanical properties due to their negative Poisson’s ratio, making them attractive for applications requiring enhanced energy absorption and structural efficiency. In this study, a multiscale computational methodology was developed to evaluate the mechanical behavior of auxetic structures manufactured by DLP additive manufacturing and reinforced with short jute fibers. Representative Volume Element (RVE) models were initially developed to determine the effective properties of composites containing 0, 2.0, 2.5, and 3.0 wt.% jute fibers. The resulting properties were subsequently implemented into structural models using the ACP and Mechanical modules of the Ansys® platform. Compression simulations were performed on both unit cells and complete three-dimensional structures to evaluate displacement fields, Poisson’s ratio, and Von Mises stress distribution. The results confirmed the auxetic behavior of the structures, with negative Poisson’s ratio values ranging from -0.35 to -0.57. The simulations also identified critical stress concentration regions that coincided with experimentally observed failure locations. The proposed methodology proved effective for predicting the mechanical response of auxetic structures and supporting the optimization of components intended for impact absorption and structural protection applications.
Palavras-chave
Estruturas Auxéticas, Simulação Computacional, Elemento de Volume Representativo, Fibras de Juta
Auxetic Structures, Computational Simulation, Representative Volume Element, Jute Fibers
Como citar
Junio, Raí Felipe Pereira; Fontes, José Carlos Ferreira; Silva, Douglas Santos; Monteiro, Sergio Neves; Nascimento, Lucio Fabio Cassiano.
Simulação Computacional Multiescala de Estruturas Auxéticas Produzidas por Manufatura Aditiva e Reforçadas com Fibras de Juta,
p. 1414-1425.
In: 79º Congresso Anual da ABM - Internacional,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-43423
