Identificação de parâmetros constitutivos de uma espuma polimérica via modelos de elementos finitos e correlação de imagens digitais

• Processo: 25/21990-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Ricardo Afonso Angélico
• Beneficiário: Lívia Máris Senosien Redígolo
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Método de correlação digital de imagem Ensaios mecânicos Identificação de parâmetros Método dos elementos finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: correlação de imagens digitais | Ensaios Mecânicos | Espumas poliméricas | Identificação de Parâmetros | Método dos Elementos Finitos | mecânica dos materiais

Resumo

As espumas poliméricas oferecem uma combinação de baixa densidade, alta capacidade de absorção de energia e propriedades mecânicas ajustáveis, tornando-as adequadas para estruturas sanduíche em aplicações aeroespaciais. Sua morfologia de células fechadas proporciona excelentes propriedades específicas e amortecimento de vibrações. O projeto de estruturas com esses materiais exige a identificação de parâmetros de modelos constitutivos por meio de ensaios mecânicos. No entanto, a instrumentação de ensaios mecânicos em espumas poliméricas é complexa, pois esses materiais não permitem a instalação de extensômetros em sua superfície. Uma alternativa para superar essa limitação é a realização de ensaios mecânicos assistidos por medições não intrusivas, como a correlação de imagens digitais (CID). Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa visa identificar parâmetros constitutivos de uma espuma polimérica rígida a partir da combinação de medidas experimentais e simulações numéricas. Ensaios quasi-estáticos de compressão e de indentação serão realizados em uma espuma rígida de PVC utilizando uma máquina universal de ensaios assistida por CID. Um gêmeo digital será desenvolvido no software de elementos finitos Abaqus, utilizando sub-rotinas em Python, para possibilitar a identificação dos parâmetros de interesse por meio da minimização da diferença no campo de deslocamentos utilizando o algoritmo de Levenberg-Marquardt. Ensaios mecânicos adicionais também serão realizados para validar os parâmetros identificados em condições de carregamento mais complexas. Os resultados incluem parâmetros de modelos constitutivos e modelos computacionais capazes de simular o comportamento de estruturas com espumas. O trabalho também contribui para o desenvolvimento de metodologias experimentais avançadas aplicadas à caracterização mecânica de materiais celulares. (AU)