E31 Propriedades mecânicas da cutícula

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Essa mesma cutícula do inseto, precisamente essa mesma cutícula que já estabelece outro modelo dessa estrutura baseado em uma zona mecanossensorial, na emissividade térmica e em um armazenamento elástico para o batimento das asas, constitui, em geral, um material compósito hierárquico único, formado principalmente de quitina e proteína, com propriedades mecânicas que variam enormemente dependendo da região específica do corpo do inseto.

Essa mesma região articulada da cutícula, no entanto, é macia e flexível, enquanto essa mesma mandíbula, essas mesmas élitras e essa mesma perna desse mesmo inseto podem ser tão rígidas quanto o osso de um vertebrado equivalente. O fato de essa região específica da cutícula desse inseto estar ainda mais próxima dessa mesma mandíbula ou dessa mesma perna significa que, consequentemente, a rigidez final dessa região da cutícula também é ainda maior.

Essa variação final na rigidez entre diferentes regiões da cutícula é controlada, no entanto, tanto pelo grau específico de esclerotização dessa cutícula, pela reticulação da proteína por uma quinona, quanto pelo teor final de água dessa cutícula. Um maior grau de esclerotização nessa região específica da cutícula resulta em uma maior rigidez final para essa região.

Esse mesmo comportamento viscoelástico de Kelvin-Voigt descreve a resposta amortecida final da cutícula a uma determinada carga: a cutícula não é perfeitamente elástica, como outro modelo desse sistema descreve em relação à energia elástica do batimento das asas, mas dissipa parte dessa energia, sendo útil, portanto, para absorver um impacto específico no inseto.

O critério de von Mises, por outro lado, prevê o início da deformação permanente dessa cutícula, quando a tensão combinada final na cutícula excede sua resistência ao escoamento específica.

Portanto, este modelo, com seu material compósito hierárquico que possui propriedades mecânicas que variam dependendo da região do corpo de onde foi aberto, resulta em uma estrutura final laminada da cutícula, pregueada e reforçada com uma fibra de quitina específica, proporcionando assim uma resistência anisotrópica final otimizada para cada região particular do inseto. O reforço adicional desta estrutura laminada da cutícula com uma quantidade ainda maior dessas fibras de quitina aumenta ainda mais a resistência anisotrópica final da região da cutícula de onde este modelo foi aberto.

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