Modelagem computacional para análise de elementos estruturais utilizando compósitos cimentícios na impressão 3D
dc.contributor.advisor | Martinelli, Antônio Eduardo | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-3885-9104 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0022988322449627 | pt_BR |
dc.contributor.author | Nóbrega, Anna Christinna Secundo Lopes | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2037302605078322 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Silva Filho, José Neres da | |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0915972389480304 | pt_BR |
dc.contributor.referees2 | Cabral, Kleber Cavalcanti | |
dc.contributor.referees3 | Bezerra, Ulisses Targino | |
dc.contributor.referees4 | Souza, Wendell Rossine Medeiros de | |
dc.date.accessioned | 2024-08-22T19:06:06Z | |
dc.date.available | 2024-08-22T19:06:06Z | |
dc.date.issued | 2024-06-07 | |
dc.description.abstract | The construction industry has been incorporating 3D printing as an innovative technology. However, there are still challenges involving the complexity of the necessary parameters, such as the geometric characteristics, strength, and rigidity of the printed objects. In this way, this study proposes a new tridimensional computational modeling for dimensioning 3D printed structures. The model is based on the physical non-linearity of the material and the geometric non-linearity of the structure. It consists of a numerical reproduction of an experimental test using finite elements and considers the material properties evolution over time through construction phases. The printing speed is 60 mm/s and the time interval between layers of 11 s. Allied to this, an analytical model is also proposed to verify the failure type of the structural element - plastic collapse or buckling. The results obtained revealed good agreement with those from experimental tests and consolidated theoretical formulation, being the differences between computational and theoretical methods 0.58% to 3.38% for different building rates. In terms of vertical normal stress at the base of the walls, the maximum percentage variation between the models is of 5.22%, and in terms of vertical displacements, variations are smaller than 1 mm in absolute values. The computational model successfully predicted the failure moment of the structure, and the analytical model correctly revealed the type of failure. The parametric analyses showed that the proposed model is an accessible, effective, and accurate tool to reveal the effects of printing speed, material properties and structure geometry in the printing process. | pt_BR |
dc.description.resumo | A indústria da construção civil vem incorporando a impressão 3D como uma tecnologia inovadora. Porém, ainda existem desafios envolvendo a complexidade dos parâmetros necessários, como as características geométricas, a resistência e a rigidez dos objetos impressos. Desta forma, este estudo propõe uma nova modelagem computacional tridimensional para dimensionamento de estruturas impressas em 3D. O modelo é baseado na não linearidade física do material e na não linearidade geométrica da estrutura. Ele consiste na reprodução numérica de um ensaio experimental utilizando elementos finitos, e leva em consideração a evolução das propriedades do material com o tempo por meio de fases construtivas. A velocidade de impressão é de 60 mm/s e o intervalo de tempo entre camadas de 11 s. Aliado a isso, também é proposto um modelo analítico para verificar o tipo de falha do elemento estrutural – colapso plástico ou flambagem. Os resultados obtidos revelaram boa concordância com os de testes experimentais e formulação teórica consolidada, sendo as diferenças entre os métodos computacionais e teóricos de 0,58% a 3,38% para diferentes taxas de construção. Em termos de tensão normal vertical na base das paredes, a variação percentual máxima entre os modelos é de 5,22%, e em termos de deslocamentos verticais, as variações são menores que 1 mm em valores absolutos. O modelo computacional conseguiu prever com sucesso o momento de ruptura da estrutura e o modelo analítico revelou corretamente o tipo de falha. As análises paramétricas mostraram que o modelo proposto é uma ferramenta acessível, eficaz e precisa para revelar os efeitos da velocidade de impressão, das propriedades do material e da geometria da estrutura no processo de impressão. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | NÓBREGA, Anna Christinna Secundo Lopes. Modelagem computacional para análise de elementos estruturais utilizando compósitos cimentícios na impressão 3D. Orientador: Dr. Antônio Eduardo Martinelli. 2024. 103f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59790 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Manufatura aditiva | pt_BR |
dc.subject | Análise não linear | pt_BR |
dc.subject | Simulação numérica | pt_BR |
dc.subject | Elementos finitos | pt_BR |
dc.subject | Compósitos cimentícios | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |
dc.title | Modelagem computacional para análise de elementos estruturais utilizando compósitos cimentícios na impressão 3D | pt_BR |
dc.title.alternative | Computational modeling for structural elements analysis using cement composites in 3D printing | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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