Simulação por elementos finitos do comportamento mecânico de materiais compósitos reforçados com fibras naturais

Abstract

A busca pelo desenvolvimento sustentável tem estimulado a utilização de materiais compósitos reforçados por fibras naturais ao longo das últimas décadas. A correta aplicação desses materiais em projetos de engenharia depende do conhecimento de suas propriedades. Nesse contexto, este trabalho teve o objetivo de caracterizar as constantes elásticas de materiais compósitos unidirecionais reforçados por fibras naturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). O modelo micromecânico numérico adotado assume distribuição periódica das fibras em arranjo hexagonal. A simulação foi realizada utilizando o software Abaqus®, juntamente com scripts em Python para automatização de tarefas e geração de interface do usuário para entrada de dados. Foram obtidas as cinco constantes elásticas independentes de materiais compósitos de epóxi reforçados com fibras de folhas de abacaxi. Os resultados foram comparados com valores experimentais e analíticos. Verificou-se que o modelo empregado neste estudo previu com boa exatidão o módulo de Young na direção da fibra (E1), o módulo de Young na direção transversal às fibras (E2) e o coeficiente de Poisson (v12). Já os valores encontrados para os módulos de cisalhamento (G12 e G23) divergiram de valores experimentais ou analíticos.