Name: Caracterização de metamateriais elásticos dissipativos produzidos por manufatura aditiva (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Aprenda a caracterizar propriedades viscoelásticas de polímeros fabricados por manufatura aditiva usando análise ultrassônica e modelagem numérica. Este protocolo conecta propriedades materiais com a dinâmica de metamateriais elásticos.

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<meta charset="utf8"></head><body>Caracterização das propriedades viscoelásticas de metamateriais poliméricos impressos em 3D

<ol><li>Lodge, T. P., Hiemenz, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLodge%2C+TP+%22Polymer+Chemistry.+Third+edition%22">Polymer Chemistry. Third edition</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2020).</li>
<li>Lakes, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakes%2C+RS+%22Viscoelastic+Solids%22">Viscoelastic Solids</a>. (1998), CRC Press. Boca Raton. (2017).</li>
<li>Manconi, E., Mace, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+loss+factor+of+viscoelastic+laminated+panels+from+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Estimation of the loss factor of viscoelastic laminated panels from finite element analysis.</a> J Sound Vib. 329 (19), 3928-3939 (2010).</li>
<li>Moiseyenko, R. P., Laude, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+loss+influence+on+the+complex+band+structure+and+group+velocity+in+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Material loss influence on the complex band structure and group velocity in phononic crystals.</a> Phys Rev B. 83 (6), 064301(2011).</li>
<li>Frazier, M. J., Hussein, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous-to-viscoelastic+transition+in+phononic+crystal+and+metamaterial+band+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Viscous-to-viscoelastic transition in phononic crystal and metamaterial band structures.</a> J Acoust Soc Am. 138 (5), 3169-3180 (2015).</li>
<li>Krushynska, A. O., Kouznetsova, V. G., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visco-elastic+effects+on+wave+dispersion+in+three-phase+acoustic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Phys+Solids%22%5BJournal%5D)">Visco-elastic effects on wave dispersion in three-phase acoustic metamaterials.</a> J Mech Phys Solids. 96, 29-47 (2016).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissipative+dynamics+of+polymer+phononic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Dissipative dynamics of polymer phononic materials.</a> Adv Funct Mater. 31 (30), 2103424(2021).</li>
<li>Merheb, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+viscoelastic+effects+in+rubber%2Fair+acoustic+band+gap+structures%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastic and viscoelastic effects in rubber/air acoustic band gap structures: A theoretical and experimental study.</a> J Appl Phys. 104 (6), 064913(2008).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+topics+in+nanophononics+and+elastic%2C+acoustic%2C+and+mechanical+metamaterials%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Emerging topics in nanophononics and elastic, acoustic, and mechanical metamaterials: an overview.</a> Nanophotonics. 12 (4), 659-686 (2023).</li>
<li>Renaud, F., Dion, J. -L., Chevallier, G., Tawfiq, I., Lemaire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+identification+method+of+viscoelastic+behavior%3A+Application+to+the+generalized+Maxwell+model%5BTitle%5D)+AND+%22Mech+Syst+Signal+Process%22%5BJournal%5D)">A new identification method of viscoelastic behavior: Application to the generalized Maxwell model.</a> Mech Syst Signal Process. 25 (3), 991-1010 (2011).</li>
<li>Lewandowski, R., Chorążyczewski, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+parameters+of+the+Kelvin-Voigt+and+the+Maxwell+fractional+models%2C+used+to+modeling+of+viscoelastic+dampers%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Struct%22%5BJournal%5D)">Identification of the parameters of the Kelvin-Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers.</a> Comput Struct. 88 (1-2), 1-17 (2010).</li>
<li>Lewińska, M. A., Kouznetsova, V. G., van Dommelen, J. A. W., Krushynska, A. O., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attenuation+performance+of+locally+resonant+acoustic+metamaterials+based+on+generalised+viscoelastic+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The attenuation performance of locally resonant acoustic metamaterials based on generalised viscoelastic modelling.</a> Int J Solids Struct. 126-127, 163-174 (2017).</li>
<li>Lee, D., Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+method+towards+acoustic+phononic+crystals+by+weak+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">A finite element method towards acoustic phononic crystals by weak formulation.</a> J Phys Condens Matter. 31 (37), 375901(2019).</li>
<li>Langer, P., Maeder, M., Guist, C., Krause, M., Marburg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+than+six+elements+per+wavelength%3A+The+practical+use+of+structural+finite+element+models+and+their+accuracy+in+comparison+with+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Acoust%22%5BJournal%5D)">More than six elements per wavelength: The practical use of structural finite element models and their accuracy in comparison with experimental results.</a> J Comput Acoust. 25 (04), 1750025(2017).</li>
<li>Poggetto, V. F. D., Serpa, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+wave+band+gaps+in+a+three-dimensional+periodic+metamaterial+using+the+plane+wave+expansion+method%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mech+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastic wave band gaps in a three-dimensional periodic metamaterial using the plane wave expansion method.</a> Int J Mech Sci. 184, 105841(2020).</li>
<li>de Oliveira, V. B. S., Schalcher, L. F. C., dos Santos, J. M. C., Miranda Jr, E. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+attenuation+in+1-D+viscoelastic+phononic+crystal+rods+using+different+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Wave attenuation in 1-D viscoelastic phononic crystal rods using different polymers.</a> Mater Res. 26, 10.1590/1980-5373-mr-2022-0534 (2023).</li>
<li>Xiao, Y., Wen, J., Wen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+locally+resonant+beams+containing+multiple+periodic+arrays+of+attached+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett+A%22%5BJournal%5D)">Broadband locally resonant beams containing multiple periodic arrays of attached resonators.</a> Phys Lett A. 376 (16), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Kulpe, J. A., Sabra, K. G., Leamy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bloch-wave+expansion+technique+for+predicting+wave+reflection+and+transmission+in+two-dimensional+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Bloch-wave expansion technique for predicting wave reflection and transmission in two-dimensional phononic crystals.</a> J Acoust Soc Am. 135 (4), 1808-1819 (2014).</li>
<li>Guo, Z., Sheng, M., Pan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexural+wave+attenuation+in+a+sandwich+beam+with+viscoelastic+periodic+cores%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Flexural wave attenuation in a sandwich beam with viscoelastic periodic cores.</a> J Sound Vib. 400, 227-247 (2017).</li>
<li>Valiya Valappil, S., Krushynska, A. O., Aragón, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+characterization+of+the+dynamic+response+of+viscoelastic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Analytical characterization of the dynamic response of viscoelastic metamaterials.</a> Comput Mater Sci. 229, 112385(2023).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+element+method+for+band-structure+calculations+of+3D+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral element method for band-structure calculations of 3D phononic crystals.</a> J Phys D Appl Phys. 49 (45), 455102(2016).</li>
<li>Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composite+3D-printed+metastructures+for+low-frequency+and+broadband+vibration+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (30), 8386-8390 (2016).</li>
<li>Van Belle, L., Claeys, C., Deckers, E., Desmet, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+impact+of+damping+on+the+dispersion+curves+of+a+locally+resonant+metamaterial%3A+Modelling+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">On the impact of damping on the dispersion curves of a locally resonant metamaterial: Modelling and experimental validation.</a> J Sound Vib. 409, 1-23 (2017).</li>
<li>D'Alessandro, L., Krushynska, A. O., Ardito, R., Pugno, N. M., Corigliano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+design+strategy+to+match+the+band+gap+of+periodic+and+aperiodic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A design strategy to match the band gap of periodic and aperiodic metamaterials.</a> Sci Rep. 10 (1), 16403(2020).</li>
<li>Theobald, P., Zeqiri, B., Avison, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Couplants+and+their+influence+on+AE+sensor+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Emiss%22%5BJournal%5D)">Couplants and their influence on AE sensor sensitivity.</a> J Acoust Emiss. 26, 91-97 (2008).</li>
<li>Samykano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+property+of+FDM+printed+ABS%3A+influence+of+printing+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Technol%22%5BJournal%5D)">Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters.</a> Int J Adv Manuf Technol. 102 (9-12), 2779-2796 (2019).</li>
<li>Hussein, M. I., Leamy, M. J., Ruzzene, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Phononic+Materials+and+Structures%3A+Historical+Origins%2C+Recent+Progress%2C+and+Future+Outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Mech+Rev%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Phononic Materials and Structures: Historical Origins, Recent Progress, and Future Outlook.</a> Appl Mech Rev. 66 (4), 040802(2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acrilonitrilo Butadieno Estireno( ABS)</td> <td>BASF</td><td>https://www.xometry.com/resources/3d-printing/abs-3d-printing-filament/</td> <td>Temperatura de impressão: 225-245 &deg; C</td></tr><tr><td>COMSOL Multiphysics 6.0</td><td>COMSOL</td><td>https://www.comsol.com/product-download/6.0</td><td>Software de elementos finitos</td></tr><tr><td>Sistema de aquisição de dados para DIC</td><td>Dantec Dynamics</td><td>https://www.dantecdynamics.com/components/daq-controllers/</td><td></td></tr> <tr><td>Discovery DSC 25</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/dsc-25/</td> <td>Software: Trios; Pan: Alumínio</td></tr><tr><td>DMA 8000</td><td>Perkin Elmer</td><td>https://www.perkinelmer.com/product/dma-8000-analyzer-qtz-window-ssti-clamp-n5330101</td><td>Software: PerkinElmer</td></tr><tr><td>DN2.813-04 Spectrum hybridNetbox</td><td>Spectrum Instrumentation</td><td>https://spectrum-instrumentation.com/products/details/DN2813-04.php</td><td>gerador e digitalizador de sinais de 4 canais; Software utilizado: SBench6</td></tr><tr><td>Impressora 3D FDM Ultimaker 3.0 Ultimaker</td><td></td><td>https://ultimaker.com/3d-printers/s-series/ultimaker-s3/</td> <td>Fatiador: Ultimaker Cura</td></tr><tr><td>Unidade laser Polytec OFV 534</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Laser e cabeça laser, como um conjunto</td></tr><tr><td>Controlador de vibrômetro Polytec OFV-5000</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Controlador LDV</td></tr><tr><td>Amplificador de potência Tipo 2718</td><td>Bruel & Kjaer</td><td>https://www.bksv.com/en/instruments/vibration-testing-equipment/vibration-amplifiers/exciters/power-amplifier-type-2718</td><td>Capacidade de saída de potência de 75 VA</td></tr><tr><td>PRYY-0110</td><td>PI Cerâmica</td><td>https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-components/disks-rods-and-cylinders/piezoelectric-discs-1206710</td><td>Discos piezoelétricos à base de cerâmica, blindados Ag</td></tr><tr><td>Q400 DIC</td><td>Limess Messtechnik & Software GmbH</td><td>https://www.limess.com/en/products/q400-digital-image-correlation</td><td>Software: Istra4D</td></tr><tr><td>Thermogravimetric Discovery TGA 550</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/tga-550/</td> <td>Software: Trios; Panela:</td></tr><tr><td>Alumínio UniVert 1kN Máquina de teste de tração</td><td>Escala de célula Teste de biomateriais</td><td>https://www.cellscale.com/products/univert/</td> <td>Software: UniVert; capacidade da célula de carga: 1 kN</td></tr><tr><td>WMA-300 Amplificador de alta tensão de alta velocidade</td><td>Falco Systems</td><td>https://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html</td><td>amplificação de 50x até +150 V e -150 V em relação ao terra</td></tr></tbody></table>

caracterização de metamateriais elásticos dissipativos produzidos por manufatura aditiva 

Characterizing Dissipative Elastic Metamaterials Produced by Additive Manufacturing

O protocolo descrito é ilustrado pela fabricação e caracterização de amostras em forma de osso e metamateriais feitas de acrilonitrila butadieno estireno (ABS). As geometrias das amostras são as seguintes. As dimensões das amostras em forma de osso de cão para os testes de tração seguem a designação D638−14. A estrutura do metamaterial representa um análogo contínuo de um modelo unidimensional de massa-mola (Arquivo Suplementar 1) que é composto por 10 discos de raio de 7 mm e 2 mm de espessura localizados periodicamente a 20 mm, que são unidos por vigas finas de seção transversal quadrada de 2 mm x 2 mm. O arquivo STL para estrutura de osso de cachorro usado para testes de tração pode ser encontrado no Arquivo Suplementar 2.
Impressão 3D de amostras de polímero As etapas da seção 1 são seguidas para fabricar o metamaterial e as amostras em forma de osso usando uma impressora 3D FDM de dois bicos. No software do fatiador, o filamento de Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) é atribuído ao bico 1, enquanto o bico 2 é desligado, pois as amostras são produzidas a partir de um único material sem suporte. As seguintes configurações de impressão são usadas: densidade de preenchimento de 100%, padrão de preenchimento linear de 0,2 mm de altura da camada, temperatura do bico de 245 °C, temperatura do leito de 100 °C, velocidade de impressão de 40 mm/s e velocidade do ventilador de 3%. As geometrias fatiadas são mostradas na Figura 1A. Para manter as peças fixas durante o processo de impressão, é aplicada uma fina camada de cola na superfície da mesa de impressão. Assim que a impressão é concluída (Figura 1B), as estruturas impressas em 3D são removidas depois que a mesa de impressão é resfriada até a temperatura ambiente. As amostras finais impressas em 3D são mostradas na Figura 1C.
TGA e DSC O TGA do polímero ABS indica um processo de decomposição de estágio único, consulte a Figura 2A. A temperatura de início de decomposição medida é de 390 °C, com a decomposição completa ocorrendo em torno de 420 °C. Observa-se perda de massa de 5% da amostra de teste correspondente a 363,6 °C, que serviu como limite superior de temperatura para o teste de DSC. Os resultados do DTG revelam uma taxa de decomposição de pico a 404,5 °C. A Figura 2B mostra os resultados do teste DSC realizado em uma faixa de temperatura de 40 °C a 270 °C, indicando uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 100,4 °C e uma temperatura de fusão (Tm) de 216,5 °C.
DMA A temperatura de transição vítrea (Tg) da DSC serve como limite superior de temperatura para o teste de DMA seguindo o objetivo deste trabalho de caracterizar o ABS à temperatura ambiente. O DMA foi realizado usando o DMA 8000, ver Figura 3, em três amostras, cada uma de padrão de preenchimento linear alinhado a 0° (tipo 1) e 45° (tipo 2) à referência <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> da impressora 3D. Uma varredura de frequência de 0,1 a 100 Hz é empregada com temperaturas variando entre 5 °C e 60 °C. A taxa de aquecimento foi ajustada para 2 °C/min, e a temperatura foi aumentada em incrementos de 5 °C com uma pausa isotérmica de 5 min em cada etapa. As curvas obtidas em 12 temperaturas diferentes foram deslocadas para uma temperatura de referência de 25 °C usando a equação de Williams-Landel-Ferry (WLF). Os resultados conclusivos da superposição tempo-temperatura para amostras tipo 1 e tipo 2 (Figura 4) revelam uma linha plana para módulo de armazenamento e módulo de perda na faixa de frequência de 10-7 a 108 Hz. Alguns desvios são observados no módulo de perda e tan (δ) em certos pontos da curva TTS.
Teste de tração Os testes de tração foram realizados utilizando uma máquina de tração final (UTM), veja a Figura 5, com capacidade máxima de carga de 1 kN. Os parâmetros de teste incluíram uma força máxima de 980 N e um tempo de rampa de 60 s. Um tempo de recuperação de 10 s foi definido e a máquina de teste de tração registrou 10 pontos de dados para força por segundo. As câmeras de alta resolução de um sistema DIC capturaram 30 imagens por quadro, e a análise foi feita com foco na região sombreada identificada como polígono 1 na Figura 6A. Os valores médios de deformação principal dentro da região sombreada são 1,317 (deformação de tração) e -0,454 (deformação de compressão). A Figura 6B mostra os resultados do coeficiente de Poisson, com um valor médio observado de 0,37. A Figura 6C mostra os resultados para o módulo de Young, calculado a partir da inclinação da curva de descarga mostrando o reganho elástico, que produz um valor de 0,543 GPa.
Análise de elementos finitos 
A Figura 7A apresenta a geometria de um metamaterial considerado para a análise de transmissão, onde o "Plano de saída" indica a sonda para medir os sinais transmitidos. A curva de transmissão numericamente estimada é mostrada na Figura 7B, para um deslocamento de excitação fora do plano de 1 μm ao longo <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq04.jpg" style="margin: auto;"> do plano incidente mostrado para o modelo na Figura 7A. As quedas no nível de transmissão superiores a 20 dB, mostradas por uma região sombreada, representam intervalos de banda de frequência em várias faixas de frequência.
Testes de transmissão pitch-catch 
A Figura 8 mostra a configuração usada para o teste de transmissão pitch-catch realizado em um análogo contínuo 1D simples de um modelo periódico de massa-mola feito de polímero ABS comumente usado (Figura 9A), usando LDV sem contato. A Figura 9B mostra os resultados do teste de transmissão pitch-catch no domínio da frequência para a amostra ABS impressa em 3D idêntica à mostrada na Figura 7A. O disco piezoelétrico à base de cerâmica Ag-screened de frequência ressonante radial de 200 kHz (diâmetro de 10 mm e espessura de 0,2 mm) foi usado para aplicar um sinal de varredura de frequência varrido de 4 kHz a 40 kHz. O sinal transmitido foi adquirido na10ª célula unitária do lado da excitação. Os dados registrados no domínio do tempo foram transformados para o domínio da frequência aplicando a Transformada Rápida de Fourier. Os dados processados revelam uma queda de sinal de mais de 20 dB em várias frequências, indicando os intervalos de banda de frequência destacados em azul na Figura 9B.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig01.jpg"> 
Figura 1: Impressão 3D de amostras de polímero. (A) Geometria fatiada no software de fatiamento. (B) Processo de impressão 3D em andamento. (C) Amostra de ABS impressa em 3D para testes de tração de acordo com o padrão ASTM D638. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig02.jpg"> 
Figura 2: Análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Resultados da caracterização térmica para o polímero ABS nos ensaios (A) TGA e DTG e (B) DSC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig03.jpg"> 
Figura 3: Análise mecânica dinâmica. (A) Instrumento DMA e partes importantes. (B) Imagem da configuração de teste de cantilever único (sem amostra). (C) Imagem de uma amostra fixada na configuração de teste de cantilever único. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig04.jpg"> 
Figura 4: Resultados de superposição tempo-temperatura. Resultados TTS para polímeros ABS impressos em 3D com um padrão de preenchimento linear alinhado a 0° (tipo 1) e 45° (tipo 2) à referência <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> da impressora 3D: módulo de armazenamento, módulo de perda e tan(δ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig05.jpg"> 
Figura 5: Configuração de teste de tração. Diagrama da configuração de teste de tração, incluindo a máquina de tração universal (UTM) acoplada a uma configuração DIC. Uma visão ampliada da amostra também é mostrada para destacar o padrão de manchas na amostra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig06.jpg"> 
Figura 6: Resultados do teste de tração. (A) Imagem da amostra de teste adquirida por ambas as câmeras da configuração do DIC. Polígono 1 é a área considerada para cálculos; A amostra foi puxada da esquerda para a direita. (B) Resultados para o coeficiente de Poisson. (C) Comportamento tensão-deformação das amostras em forma de osso ABS impressas em 3D (tipo 2) testadas a 50 mm/min (Teste 1) e 5 mm/min (Teste 2). O teste foi feito em quatro amostras. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig07v2.jpg"> 
Figura 7: Análise de elementos finitos. (A) Um modelo geométrico para cálculos numéricos de transmissão; ax é a dimensão da célula unitária, d é o diâmetro do disco e PML significa camada perfeitamente combinada. (B) Resultados numéricos para cálculos de transmissão, regiões sombreadas representam o intervalo de banda de frequência. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig07largev2.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig08.jpg"> 
Figura 8: Configuração do experimento de transmissão pitch-catch. Configuração de teste para experimentos de transmissão pitch-catch com um vibrômetro Doppler a laser sem contato usado para medir vibrações mecânicas transmitidas através de uma amostra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig08large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig09v2.jpg"> 
Figura 9: Resultados do experimento de transmissão pitch-catch. (A) Uma foto da estrutura metamaterial do tamanho da célula unitária ax = 20 mm com diâmetro de disco d = 14 mm testada no experimento de transmissão pitch-catch. Um disco piezoelétrico de frequência ressonante radial de 200 kHz é usado para excitar vibrações estruturais e fita reflexiva é colada para aquisição em diferentes pontos (AP1, AP2, AP3, AP4 e AP5) da estrutura. (B) Resultados experimentais do teste de transmissão pitch-catch. Os registros do incidente e do sinal transmitido foram feitos no ponto de excitação e no ponto de aquisição 5 (AP5), respectivamente. As regiões sombreadas representam o intervalo de banda de frequência estimado experimentalmente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig09largev2.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configuração de teste</td>
			<td>Amostras de teste</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever Único</td>
			<td>A maioria das amostras, exceto filmes finos com menos de 0,1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever duplo</td>
			<td>Materiais comparativamente macios se os dados do cantilever único forem ruidosos</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexão de três pontos</td>
			<td>Amostras muito rígidas e grandes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensão</td>
			<td>Filmes muito finos de espessura &lt;0,2 mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Configurações de teste adequadas para diferentes amostras de teste para DMA, classificadas com base na rigidez da amostra.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configurações de teste</td>
			<td>Comprimento (mm)</td>
			<td>Largura (mm)</td>
			<td>Espessura (mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever Único</td>
			<td>05–25</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever duplo</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexão de três pontos</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.50–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensão</td>
			<td>10–25</td>
			<td>04–10</td>
			<td>0.01–0.20</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 2: Dimensões das amostras de teste para diferentes configurações de teste na técnica DMA.
Arquivo Suplementar 1: Arquivo STL para estrutura periódica 1D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/1D%20Periodic%20Structure.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>
Arquivo suplementar 2: Arquivo STL para estrutura de osso de cachorro usado para testes de tração. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/Bone_Structure.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

Caracterização de metamateriais elásticos dissipativos produzidos por manufatura aditiva 

Viscoelastic behavior can be beneficial in enhancing the unprecedented dynamics of polymer metamaterials or, in contrast, negatively impacting their wave ...

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Research

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Engineering

Engenharia

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