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dc.creatorGuidoti, Arthur Baumhardt
dc.date.accessioned2022-03-30T12:52:44Z
dc.date.available2022-03-30T12:52:44Z
dc.date.issued2022-02-03
dc.identifier.citationGUIDOTI, Arthur Baumhardt. Avaliação de concentradores de tensão em madeiras sólidas furadas. 2022. 83f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Programa de Pós -Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/8272
dc.description.abstractHoles in wood are necessary for structural applications, wherein they become stress concentrators, reducing the strength and stiffness of the wooden part, altering the flow of stresses and creating a probable region to the occurrence of failure. The present study aimed to mechanically characterize solid wood samples drilled with three different hole diameters. The study material consisted of young trees from Pinus elliottii, which were selected at random in Piratini/RS. Prismatic samples were made with dimensions of 50 × 50 × 200 mm3 (largest dimension oriented in the longitudinal direction) for compression parallel to the fibers, 50 × 50 × 760 mm3 (largest dimension oriented in the longitudinal direction) for static bending and 50 × 50 × 63 mm3 (largest dimension oriented in the tangential direction) for the tensile perpendicular to the fibers, all following the ASTM D143 standard. 4 mm, 8 mm and 12 mm center holes were drilled using a bench drill. These diameters were chosen because they are common in structural wood applications. Numerical simulations were performed using AbaqusTM finite element software, using orthotropic elastic properties evaluated in experimental tests of compression parallel to the fibers and elastic ratios indicated in the literature in order to calibrate the properties in the numerical model. The statistically analyzed compression results showed that the influence of the holes was insignificant. However, the onset of longitudinal crack failures was apparently influenced by holes with diameters above 4 mm. In addition, it was possible to prove through numerical modeling that the maximum stresses occurred in the hole region, which can be considered a region with a high incidence of damage. In the place chosen between indenter and support for the holes in the samples tested in static bending, through experimental and numerical tests, it was possible to prove that the holes did not change the damage mechanisms, regardless of the hole size. It was possible to compare the stiffness of the samples from stress vs. deformation graphs for compression and force vs. displacement graphs for the static bending, which were numerically and experimentally obtained. The compressive graphs were calibrated and remained similar within the elastic limit. In the bending test, compared to the experimental ones, it was possible to notice a greater stiffness in the curves obtained by simulation, which was attributed to the geometry of the samples proposed in ASTM D143. In this sense, a correction of the stiffness levels based on a relationship proposed in the literature was able to better match the numerical and experimental results.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectCiência e engenharia de materiaispt_BR
dc.subjectMadeirapt_BR
dc.subjectFurospt_BR
dc.subjectPinuspt_BR
dc.subjectSimulaçãopt_BR
dc.subjectElementos finitospt_BR
dc.subjectWoodpt_BR
dc.subjectHolespt_BR
dc.subjectPinept_BR
dc.subjectSimulationpt_BR
dc.subjectFinite elementspt_BR
dc.titleAvaliação de concentradores de tensão em madeiras sólidas furadaspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8120621215773245pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0457288721496478pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Tonatto, Maikson Luiz Passaia
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1639513829733095pt_BR
dc.description.resumoOs furos em madeiras são necessários em aplicações estruturais, onde se tornam concentradores de tensões, reduzindo a resistência e rigidez mecânica da peça de madeira, alterando o fluxo das tensões e criando uma região propicia à ocorrência da falha. O presente estudo teve por objetivo caracterizar mecanicamente amostras de madeira sólidas furadas com 3 diâmetros de furos diferentes. O material de estudo constituiu-se de árvores jovens da espécie Pinus elliottii, as quais foram selecionadas ao acaso no município de Piratini/RS. Foram confeccionadas amostras prismáticas com dimensões de 50 × 50 × 200 mm3 (maior dimensão orientada na direção longitudinal) para ensaios de compreensão paralela às fibras, 50 × 50 × 760 mm3 (maior dimensão orientada na direção longitudinal) para ensaios de flexão estática e 50 × 50 × 63 mm3 (maior dimensão orientada na direção tangencial) para os ensaios de tração perpendicular às fibras, todos seguindo a norma ASTM D143. Foram feitos furos centrais de 4 mm, 8 mm e 12 mm usando uma furadeira de bancada. Esses diâmetros foram escolhidos por serem mais usuais em aplicações estruturais de madeira. As simulações numéricas foram realizadas através do software de elementos finitos AbaqusTM, usando propriedades elásticas ortotrópicas avaliadas nos ensaios experimentais de compressão paralela às fibras e razões elásticas apontadas na literatura a fim de calibrar as propriedades inseridas no modelo numérico. Os ensaios de compressão analisados estatisticamente mostram que a influência dos furos foi insignificante. No entanto, o início da falha do tipo rachadura longitudinal foi aparentemente influenciado pelos furos com diâmetros acima 4 mm. Além disso, foi possível comprovar através da modelagem numérica que as tensões máximas ocorreram na região do furo, a qual pode ser considerada uma região de elevada incidência de dano. No local escolhido entre identador e suporte para os furos nas amostras ensaiadas em flexão, através dos ensaios experimentais e da simulação, pôde-se comprovar que os furos não alteraram os mecanismos de dano, independentemente do tamanho de furo. Foi possível comparar a rigidez das amostras a partir de gráficos tensão vs. deformação para o ensaio de compressão e força vs. deslocamento para o ensaio de flexão, os quais foram obtidos numérica e experimentalmente. Os gráficos do ensaio de compressão foram calibrados e mantiveram-se semelhantes dentro do limite elástico. Já no ensaio de flexão, comparadas as curvas experimentais obtidas, foi possível notar uma maior rigidez nas curvas obtidas por simulação, o que foi atribuído à geometria das amostras proposta na ASTM D143. Nesse sentido, uma correção dos níveis de rigidez a partir de uma relação proposta na literatura foi capaz de compatibilizar melhor os resultados numéricos e experimentais.pt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Desenvolvimento Tecnológicopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Delucis, Rafael de Avila


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