Análise de modelos de viscoelasticidade aplicados a termoplásticos: estudo de caso : UHMWPE

Abstract

Os polímeros termoplásticos são amplamente usados na indústria, uma área em que são muito aplicados é área médica. Devido a esse intenso uso faz-se cada vez mais necessária uma melhor caracterização do comportamento mecânico desses materiais para que sejam possíveis melhores simulações numéricas e projetos. O presente trabalho apresenta ensaios cíclicos e de fluência realizados no Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE). Esse material é usado principalmente em superfícies que estão sujeitas à atrito em próteses de ombro, quadril e joelho. Os ensaios cíclicos foram realizados em três diferentes taxas de deformação (0,12, 0,012, 0,0012mm/s) e os de fluência em três diferentes intensidades de carregamento (4, 8, 16MPa). Os resultados desses ensaios foram usados para a identificação de parâmetros no modelo de viscoelasticidade proposto por Simo [1] e também no modelo com abordagem variacional proposto por Fancello et al. [2]. Nenhum dos dois modelos foi capaz de descrever bem o comportamento do material na faixa solicitação em que os ensaios foram feitos, mas os resultados indicam próximos passos para que a simulação do comportamento deste polímero possa ser feita com sucesso.

Abstract : Thermoplastic polymers are widely used in industry, one area in which they are often applied is the medical field. Due to this intense use a better characterization of the mechanical behavior of these materials is increasingly important so that better numeric simulations and designs are made possible. This work presents cyclic and creep tests performed on Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE). This material is mainly used on surfaces subject to friction in shoulder, hip and knee prosthesis. The cyclic tests were performed in three different strain rates (0,12, 0,012, 0,0012mm/s) and the creep tests in three different loads (4, 8, 16MPa). The test results were used to find parameters in the viscoelasticity model proposed by Simo [1] and also in the variational model proposed by Fancello et al. [2]. None of the models were capable of describing well the material behavior in the range that the tests were executed, but the results indicate new steps so that the numerical modeling of this polymer can be successfully made.