Análise numérica de estruturas biomiméticas do tipo brick-and-mortar submetidas à compressão uniaxial

Abstract

Os materiais criados pela natureza possuem propriedades únicas, resultado de sucessivas iterações ao longo dos anos, sendo, portanto, uma rica fonte de inspiração para o desenvolvimento de novas soluções em materiais. Neste estudo, foram avaliadas diferentes estruturas inspiradas no conceito brick-and-mortar, que compõe a microestrutura da madrepérola. Para isso, blocos sólidos foram conectados por estruturas circulares, com o intuito de alcançar o mesmo efeito de dissipação de energia que as placas de aragonita e o material orgânico propiciam. Para essa avaliação, utilizou-se de um software FEA (finite elements analysis) para a simulação de ensaios de compressão em amostras com diferentes geometrias de blocos internos, e analisada a absorção total de energia, bem como a energia absorvida específica de cada amostra. Os resultados demonstram que a estrutura sólida foi capaz de absorver 87 J/kg, enquanto as demais amostras com estruturas de ligação absorveram, em média, 91% menos energia. Analisando a distribuição de tensão nas amostras, estima-se que essa diferença ocorra devido à concentração de tensões excessivas nos elementos de ligação, causando falhas prematuras em regiões críticas das estruturas.