Validação experimental do controle de crescimento de trinca proposto pelo método da derivada topológica utilizando a técnica da correlação de imagens digitais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/22738 http://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2021.m.14152265710 |
Resumo: | Em um trabalho recente, o conceito de derivada topológica foi utilizado com o objetivo de propor um método simples de controle do crescimento de trinca a fim de estender a vida útil remanescente de um componente mecânico previamente danificado. A metodologia proposta consiste em minimizar um funcional de forma, definido em termos da famosa integral de Rice, através da nucleação de inclusões rígidas e moles longe da ponta da falha de acordo com as informações fornecidas pela derivada topológica associada. Simulações numéricas sugerem que, de acordo com o critério de energia de Griffith, um ganho de aproximadamente 20% na tenacidade à fratura do componente pode ser obtido introduzindo as mudanças topológicas indicadas pelo método mencionado. O presente trabalho tem por objetivo central apresentar uma série de testes realizados em laboratório utilizando o método da correlação de imagens digitais a fim de comprovar experimentalmente a viabilidade do controle de crescimento de trinca proposto com base no método da derivada topológica. A ideia consiste em avaliar o funcional de forma associado ao problema em questão a partir dos campos de deslocamentos experimentais obtidos com a correlação de imagens para verificar se a minimização ocorre quando são introduzidas as alterações indicadas. De fato, os resultados experimentais obtidos mostram que uma redução de cerca de 27% no valor do funcional de forma pode ser viabilizado comprovando a aplicabilidade do referido método |
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Validação experimental do controle de crescimento de trinca proposto pelo método da derivada topológica utilizando a técnica da correlação de imagens digitaisControle do crescimento de trincaDerivada topológicaCorrelação de imagens digitaisComponente mecânicoSimulação numéricaEngenharia mecânicaCrack growth controlTopological derivativeDigital image correlationEm um trabalho recente, o conceito de derivada topológica foi utilizado com o objetivo de propor um método simples de controle do crescimento de trinca a fim de estender a vida útil remanescente de um componente mecânico previamente danificado. A metodologia proposta consiste em minimizar um funcional de forma, definido em termos da famosa integral de Rice, através da nucleação de inclusões rígidas e moles longe da ponta da falha de acordo com as informações fornecidas pela derivada topológica associada. Simulações numéricas sugerem que, de acordo com o critério de energia de Griffith, um ganho de aproximadamente 20% na tenacidade à fratura do componente pode ser obtido introduzindo as mudanças topológicas indicadas pelo método mencionado. O presente trabalho tem por objetivo central apresentar uma série de testes realizados em laboratório utilizando o método da correlação de imagens digitais a fim de comprovar experimentalmente a viabilidade do controle de crescimento de trinca proposto com base no método da derivada topológica. A ideia consiste em avaliar o funcional de forma associado ao problema em questão a partir dos campos de deslocamentos experimentais obtidos com a correlação de imagens para verificar se a minimização ocorre quando são introduzidas as alterações indicadas. De fato, os resultados experimentais obtidos mostram que uma redução de cerca de 27% no valor do funcional de forma pode ser viabilizado comprovando a aplicabilidade do referido métodoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorRecently, the topological derivative concept was used to propose a simple method of crack growth control aiming at extendind the remaining useful life of a previously fractured mehanical component. The methodology proposed consists in minimizing a shape functional based on the famous Rice’s integral with respect to the nucleation of hard and/or soft inclusions far from the crack tip by making use of the informations obtained from the associated topological derivative. Numerical simmulations indicate, in accordance with the Griffith’s energy criterion, an increase of around 20% in the component’s fracture toughness by introducing the controls recommended by the referred methodology. The main goal of this work is to use the digital image correlation method to present a series of laboratory experiments to demonstrate the viability of the crack growth control based on the topological derivative method. The idea is to compute the associated shape functional from the displacement fields acquired by the digital image correlation method to investigate if the minimization occurs when the iclusions are nucleated. In fact, experimental results show a reduction of aroud 27% in the shape functional, proving the viability of the referred method61 f.NiteróiXavier, Marcel Duarte da SilvaNunes, Luiz Carlos da SilvaMattos, Heraldo Silva da CostaNovotny, Antonio Andréhttp://lattes.cnpq.br/6912770296957965http://lattes.cnpq.br/2615852310948790http://lattes.cnpq.br/4223023515340697http://lattes.cnpq.br/8102993969523532Barros, Guilherme Cardoso Ribeiro de2021-07-26T13:20:14Z2021-07-26T13:20:14Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBARROS, Guilherme Cardoso Ribeiro de. Validação experimental do controle de crescimento de trinca proposto pelo método da derivada topológica utilizando a técnica da correlação de imagens digitais. 2021. 61 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2021.https://app.uff.br/riuff/handle/1/22738Aluno de Mestradohttp://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2021.m.14152265710CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-10-19T13:01:49Zoai:app.uff.br:1/22738Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202022-10-19T13:01:49Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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Em um trabalho recente, o conceito de derivada topológica foi utilizado com o objetivo de propor um método simples de controle do crescimento de trinca a fim de estender a vida útil remanescente de um componente mecânico previamente danificado. A metodologia proposta consiste em minimizar um funcional de forma, definido em termos da famosa integral de Rice, através da nucleação de inclusões rígidas e moles longe da ponta da falha de acordo com as informações fornecidas pela derivada topológica associada. Simulações numéricas sugerem que, de acordo com o critério de energia de Griffith, um ganho de aproximadamente 20% na tenacidade à fratura do componente pode ser obtido introduzindo as mudanças topológicas indicadas pelo método mencionado. O presente trabalho tem por objetivo central apresentar uma série de testes realizados em laboratório utilizando o método da correlação de imagens digitais a fim de comprovar experimentalmente a viabilidade do controle de crescimento de trinca proposto com base no método da derivada topológica. A ideia consiste em avaliar o funcional de forma associado ao problema em questão a partir dos campos de deslocamentos experimentais obtidos com a correlação de imagens para verificar se a minimização ocorre quando são introduzidas as alterações indicadas. De fato, os resultados experimentais obtidos mostram que uma redução de cerca de 27% no valor do funcional de forma pode ser viabilizado comprovando a aplicabilidade do referido método |
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