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ENEBI 2022
VII Encontro Nacional de Engenharia Biomecânica
Estudo mecânico do biomaterial PDMS
Submission Author:
Luiz Felipe Ribeiro Mendes , RJ , Brazil
Co-Authors:
Luiz Felipe Ribeiro Mendes, Alexandre Luiz Pereira, Felipe de Almeida Rosa
Presenter: Luiz Felipe Ribeiro Mendes
doi://10.26678/ABCM.ENEBI2022.EEB22-0053
Abstract
O contexto deste trabalho são os materiais que apresentam a hiperelasticidade como característica. Alguns exemplos são as borrachas (elastômeros ou silicones) e certos tecidos biológicos por exibirem o comportamento de grande deformação quando submetidos a um pequeno deslocamento ou força. O uso desses materiais tem aumentado em diversas áreas industriais e da biomedicina, por fornecerem essa alta capacidade de deformação e contribuir como alternativa no desenvolvimento de equipamentos biomecânicos. Um elastômero que tem despertado interesse na pesquisa é o Polidimethilsiloxano (PDMS), é um biomaterial, possui biocompatibilidade e já tem aplicações biomédicas (exemplos: implantes no corpo humano e fiação de marcapasso). A relevância da pesquisa está em compreender melhor o comportamento mecânico (mecânica não linear) desses materiais hiperelásticos, possibilitando estender a gama de aplicações. Assim, os objetivos deste estudo são: 1) investigar o comportamento mecânico do PDMS em ensaio de tração uniaxial; 2) A partir dos dados de laboratório escolher um modelo matemático constitutivo de função densidade energia de deformação que se ajusta aos resultados experimentais; 3) Avaliar o efeito de diferentes espessuras (0,6 e 1,0 mm) do PDMS na resistência de juntas adesivas de sobreposição simples. A metodologia experimental adotada foi o teste de tração de pelo menos cinco corpos de prova de elastômero PDMS, utilizando um extensômetro para grandes deformações. A norma ABNT NBR ISO 37 foi base para as dimensões dos corpos de prova e ensaio de tração. Para a escolha do modelo matemático e da avaliação do efeito de diferentes espessuras do PDMS na resistência de juntas de sobreposição simples foi adotada a metodologia de simulação computacional, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) com o auxílio do software comercial Ansys, na versão estudantil, numa análise estrutural estática. Os resultados principais encontrados foram 4,49 MPa ± 0,019 com uma deformação de 69,0% no ensaio de tração, compatível com a literatura. Na simulação computacional o melhor modelo matemático constitutivo de função densidade energia de deformação que se ajustou aos dados de laboratório foi o de Mooney-Rivlin de 3 parâmetros.
Keywords
PDMS, Biocompatibilidade, Não Linearidade Geométrica, Elastômero, Junta simples
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