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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.1999.tde-11062024-103547
Document
Author
Full name
Luiz Carlos Felisberto
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1999
Supervisor
Committee
Ruffino, Rosalvo Tiago (President)
Chierice, Gilberto Orivaldo
Giacomo, Benedito di
Gregolin, José Ângelo Rodrigues
Spinelli, Dirceu
Title in Portuguese
Contribuição para o estudo de estruturas resistentes ao impacto com base na biomimética : observação e reexploração da natureza
Keywords in Portuguese
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Abstract in Portuguese
A Biônica/Biomimética tem por objetivo reproduzir formas, princípios e funções da natureza com a tecnologia disponível nas áreas de engenharia, ciência dos materiais e química. Das estruturas naturais envolvidas com impactos, foi escolhido para este estudo o crânio do carneiro da espécie Ovis aries, que utilizam a cabeça, sem chifres, como arma de ataque e defesa. Foi estudada a parte superior desses crânios na região de junção dos ossos parietal e frontais. Foram feitos ensaios de impacto em exemplares naturais e em modelos construídos com resina de poliuretano à base de óleo de mamona. Também foi executado o modelamento dessa estrutura pelo método dos elementos finitos. Os resultados mostram qualitativamente e quantitativamente a resistência dinâmica e estática dessa estrutura, as regiões mais tensionadas e a influência dos Sinus Frontais. Foi notado que as junções (suturas) amortecem e distribuem o carregamento e que a forma geométrica de algumas partes do crânio têm desempenho superior. Com base nesses resultados foi proposta uma estrutura geométrica tridimensional e a mesma foi estudada através do ensaios de impacto com modelos em resina e através de simulações com carga estática utilizando modelos gerados por elementos finitos. Os resultados demonstram que a estrutura proposta tem desempenho melhor que uma estrutura esferoidal quanto aos valores e à distribuição de tensões e que a aba de reforço proposta melhora seu desempenho. Por fim foram apresentadas propostas de aplicação prática dos resultados obtidos com várias disposições da geometria proposta que melhoram o comportamento de estruturas ao impacto
Title in English
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Keywords in English
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Abstract in English
Bionics / Biomimetics aims at reproducing forms, principies and functions of the nature with the available technology in the engineering areas and materiais and chemistry Sciences. In this study, the cranium of the sheep (Ovis aries) was chosen, among natural structures involved with impacts, to investigate the behaviours of this structure when undergo to impact. This specie uses the head, without homs, as na attack and defense weapon. The superior part of the cranium in the vicinity of the area of junction of the bones parietal and front was investigated. Impact tests in natural copies and in models built with polyurethane resin made with castor oil were carried out. Finite elements method was used in The results show qualitatively and quantitatively the dynamic and static resistance of the structure as well the stressed areas and the influence of the Front Sinus. It was noticed that the junctions (sutures) can cushion and distribute the loads. In addition the geometric form of some parts of the cranium has presented better results in terms of A three-dimensional geometric structure was proposed and order to model the structure studied. performance, studied based upon the impaet tests results earried out with resin models. Simulations with static load using models generated by finite elements were performed. The results show that the proposed structure has presented better performance than a sferoidal structure with relationship to the values and the distribution of tensions and that the brim of reinforcement proposal improves its performance. They were finally presented proposed of practical application of the results obtained with several dispositions of the geometry proposal that improve the behavior of structures to the impact.
 
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Publishing Date
2024-06-11
 
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