A carregar...
3 resultados
Resultados da pesquisa
A mostrar 1 - 3 de 3
- Property characterization and numerical modelling of the thermal conductivity of CaZrO3-MgO ceramic compositesPublication . Carneiro, Pedro; Maceiras, Alberto; Nunes-Pereira, João; Silva, Pedro Dinho da; Silva, Abilio; Baudin, CarmenThree composite materials with different CaZrO3/MgO fractions (2/3, 1/2, 1/3) and two single-phase materials (CaZrO3 and MgO) were fabricated and their thermal conductivity was investigated. Complete thermal and mechanical characterizations (thermal expansion coefficient, thermal diffusivity, specific heat, hardness and toughness) of the materials were performed. Values of the thermal conductivity up to 480 ◦C of the composites were compared with those calculated with the main analytical models. From the real microstructures of the three composites, representative volume elements (RVE) were built and used for finite element modelling (FEM) of thermal conductivity using conductivities of the single-phase materials as inputs. The FEM results showed no differences for the 3 spatial directions of the RVE, nor for the different edge lengths (11, 14 and 17 μm). Results of all analytical models are statistically different from the experimental ones, being those from the Bruggeman model the closest. Results of the proposed FEM are statistically coincident with the experimental ones, showing sensitivity to temperature variation.
- Modelling of elastic modulus of CaZrO3-MgO composites using isotropic elastic and anisotropic modelsPublication . Nunes-Pereira, João; Carneiro, Pedro; Maceiras, Alberto; Baudin, Carmen; Pereira Silva, AStarting from synthetic raw materials (CaZrO3 and MgO), microstructural and mechanical properties were optimised in order to obtain dense multiphasic ceramic, then finite element method (FEM) of an equimolar (1:1) CaZrO3-MgO composite was performed in order to obtain the effective elastic modulus. Composite presents two main phases of orthorhombic CaZrO3 (81.5 wt.%) and cubic MgO (18.5 wt.%); For 1500 °C, relative density of 99.9%, characteristic strength of 168 MPa, hardness of 7.8 MPa and toughness of 2.5 MPa.m1/2 were obtained. FEM simulation was performed using two representative volume elements (RVE’s) with edge lengths of 14 μm (933 grains) and 17 μm (1670 grains), using isotropic elastic model, and anisotropic on specific set of crystallographic planes. The results of FEM using isotropic approach for the two RVE’s are perfectly aligned with the experimental (245 GPa), while the anisotropic model shows a difference of 6.5%.
- Investigação e otimização topológica de nervuras obtidas através de fabrico aditivoPublication . Carneiro, Pedro Miguel Cardoso ; Gamboa, Pedro VieiraO fabrico aditivo, em inglês Aditive Manufacturing (AM), surgiu nos últimos anos como uma tecnologia chave na fabricação de componentes estruturais de aeronaves. Este permite explorar topologias estruturais mais complexas e mais eficientes, bem como reduzir o desperdício de material. O presente trabalho tem como objetivo investigar as características de rigidez e resistência de várias nervuras com diferentes topologias estruturais prescritas ou optimizadas, construídas através de AM. Esta dissertação descreve o design, os procedimentos numéricos e experimentais e a otimização de nervuras fabricadas com ácido polilático (PLA) usando a tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling). As topologias estudadas foram projetadas com base em algumas configurações tradicionais onde as cargas de flexão e as cargas de corte devem ser transmitidas ao longo da nervura para a longarina da asa. Estes layouts da nervura incluem treliças bidimensionais, favo de mel e topologias de lightening-hole, entre outros. As análises numéricas foram realizadas utilizando o módulo de análise estrutural estática do software Ansys Workbench para dois carregamento distintos. O primeiro carregamento é uma simplificação em que a força distribuída ao longo da corda, resultante da força de sustentação, é substituída por duas cargas concentradas equivalentes junto ao bordo de ataque e ao bordo de fuga. O objetivo aqui é analisar numericamente uma situação cuja validação experimental é viável. O segundo carregamento representa uma situação mais realista onde as cargas distribuídas são aplicadas nas superfícies superior e inferior do perfil aerodinâmico para produzir uma resposta estrutural melhorada durante o vôo. Uma função de mérito que contém a tensão máxima equivalente de von-Mises, o deslocamento máximo e a energia de deformação é calculada para avaliar quantitativamente quais as geometrias da nervura que apresentam o melhor desempenho estrutural. Além disso, um problema de otimização estrutural é realizado usando Topology Optimization (TO). Este método matemático, que otimiza o layout do material dentro de um determinado espaço de design para um determinado conjunto de cargas, condições de fronteira e restrições com o objetivo de maximizar o desempenho do sistema, é aplicado para minimizar a massa da nervura da asa sujeita a restrições de resistência e rigidez. Os resultados mostram um bom acordo geral entre os deslocamentos e tensões calculados numericamente e os resultados obtidos a partir de testes experimentais. A otimização topológica é útil para produzir nervuras estruturalmente melhoradas com layouts complexos não triviais que são facilmente obtidos por técnicas de AM. Algumas fontes de erros experimentais e numéricos são identificadas e alguns melhoramentos são propostos.