Estudo da evolução do dano em materiais quase frágeis
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Data
2022Autor
Orientador
Co-orientador
Nível acadêmico
Graduação
Assunto
Resumo
No presente trabalho, foram analisadas simulações de duas aplicações com materiais quase frágeis por meio de diversos métodos, dentre eles uma versão do Método de Elementos Discretos, a Técnica de Emissão Acústica para avaliar a evolução do processo de dano através de vibrações, além do Método dos Elementos Finitos para validação dos outros métodos e como confirmação de suposições. No primeiro caso, uma simulação de 1500 barras fixas em uma extremidade e unidas por um suporte formado por elemen ...
No presente trabalho, foram analisadas simulações de duas aplicações com materiais quase frágeis por meio de diversos métodos, dentre eles uma versão do Método de Elementos Discretos, a Técnica de Emissão Acústica para avaliar a evolução do processo de dano através de vibrações, além do Método dos Elementos Finitos para validação dos outros métodos e como confirmação de suposições. No primeiro caso, uma simulação de 1500 barras fixas em uma extremidade e unidas por um suporte formado por elementos discretos em que foi aplicado um deslocamento constante, foram comparados os resultados obtidos com o mesmo material considerando três rigidez diferentes. Através do Método de Elementos Discretos, foi apontado que o suporte rígido, com módulo de Young E = 1 Pa, suportou carga máxima de 18,6 N e energia elástica máxima de 0,99 J. O suporte semirrígido, de E = 1/50 Pa, suportou carga máxima de 17 N e armazenou energia elástica máxima de 6 J. O suporte de rigidez E = 1/250 Pa suportou carga máxima de 16,1 N e armazenou energia elástica máxima de 18,5 J. Pela Técnica de Emissões Acústicas, foi constatada a importância do efeito de localização na propagação de trincas de materiais, analisando os padrões de frequência e amplitude dos sinais de emissões acústicas. No segundo caso analisado, simulação de ensaio em um corpo de prova prismático, foi observado uma ondulação nos valores de energia cinética de cerca de 900 Hz durante a etapa de carregamento. Através do Método de Elementos Finitos, foi calculado que a frequência natural de vibração do corpo de prova é 1343 Hz, sugerindo que a velocidade de carregamento provocou danos que se propagaram gerando a ondulação medida. Pela técnica de emissão acústica, foi observado que a ondulação tornou os sinais instáveis conforme o material se aproximava do ponto de colapso, gerando um ruído secundário, acima da threshold observada no início do carrega ...
Abstract
In the present work, simulations of two applications with quasi-brittle materials were analyzed using several methods, among them a version of the Discrete Element Method, the Acoustic Emission Technique to evaluate the evolution of the damage process through vibrations, in addition to the of Finite Elements for validation of other methods and as confirmation of assumptions. In the first case, a simulation of 1500 bars fixed at one end and joined by a support formed by discrete elements in whic ...
In the present work, simulations of two applications with quasi-brittle materials were analyzed using several methods, among them a version of the Discrete Element Method, the Acoustic Emission Technique to evaluate the evolution of the damage process through vibrations, in addition to the of Finite Elements for validation of other methods and as confirmation of assumptions. In the first case, a simulation of 1500 bars fixed at one end and joined by a support formed by discrete elements in which a constant displacement was applied, the results obtained with the same material considering three different stiffnesses were compared. Through the Discrete Element Method, it was seen that the rigid support, with Young's modulus E = 1 Pa, supported a maximum load of 18.6 N and a maximum elastic energy of 0.99 J. The semi-rigid support, of E = 1/ 50 Pa, supported a maximum load of 17 N and stored a maximum elastic energy of 6 J. The stiffness support E = 1/250 Pa supported a maximum load of 16.1 N and stored a maximum elastic energy of 18.5 J. Acoustic Emissions, the importance of the location effect in the propagation of material cracks was verified, analyzing the patterns of frequency and amplitude of the acoustic emission signals. In the second case analyzed, a test simulation on a prismatic specimen, an undulation was observed in the kinetic energy values of about 900 Hz during the loading step. Through the Finite Element Method, the natural frequency of vibration of the specimen was calculated, resulting in 1343 Hz, suggesting that the loading speed caused damage that propagated generating the measured ripple. Using the acoustic emission technique, it was observed that the ripple made the signals unstable as the material approached the point of collapse, generating a secondary noise, above the threshold observed at the beginning of loading. ...
Instituição
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Mecânica.
Coleções
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TCC Engenharias (5855)
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