Mitigação de impactos com estruturas auxéticas impressas em 3-D.

Abstract

Os elementos estruturais de uma dada construção, estando sujeitos a efeitos inesperados de degradação (impactos), podem ver a sua função estrutural comprometida. A temática da protecção destes elementos tem vindo a ser cada vez mais estudada, de modo a procurar o aumento da durabilidade e segurança das estruturas. A presente dissertação estuda a utilização de painéis contendo estruturas celulares, que permitam mitigar os efeitos desses impactos. Foram estudadas diversas geometrias celulares distintas, tendo como base trabalhos desenvolvidos por outros autores. Estas geometrias foram ensaiadas fisicamente e numericamente através de ensaios quasi-estáticos e de impactos de baixa velocidade. As amostras para ensaio foram fabricadas através de impressão 3-D, utilizando PLA (ácido poliláctico) e PETG (politereftalato de etileno com glicol). Entre as estruturas celulares estudadas, destacaram-se as estruturas auxéticas. Uma estrutura auxética possui uma geometria reentrante que lhe confere um coeficiente de Poisson negativo. Essa característica significa que, ao contrário da quase totalidade das outras estruturas, esta estreita ao ser comprimida, e alarga ao ser tracionada. Embora todas as geometrias ensaiadas tenham apresentado absorção e dissipação de energia, observaram-se algumas diferenças interessantes entre elas. As estruturas auxéticas apresentaram uma maior capacidade de absorver grandes deformações, assim como de distribuir a energia absorvida por uma área bastante maior. Por seu lado, as hexagonais apresentaram uma maior rigidez, e consequentemente uma maior dissipação de energia por plastificação.