Análise do processo de dano com a técnica de emissão acústica e métodos discretos

• Autor(a) principal: Tanzi, Boris Nahuel Rojo
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/218617
• topic: Materiais quase-frágeis; Emissão acústica; Fratura (Engenharia); Método dos elementos discretos; Acoustic emission; Discrete element method; Random fields; Damage proccess

Os materiais quase-frágeis se caracterizam por colapsarem devido a microfissuras que evoluem até a nucleação de uma fissura principal. Como exemplos, pode-se citar cerâmicas, rochas, concreto, entre outros compósitos. Estes materiais têm sido utilizados desde as primeiras civilizações e, em setores como o da construção civil, continuam sendo extensivamente empregados. Atualmente, essa classe de materiais também aparece em aplicações de alto desempenho, onde se busca aproveitar características como issolamento térmico e excelentes propriedades de acoplamento eletromagnético-mecânico. Apesar desses materiais possuírem uma baixa relação de resistência tração/compressão, na ordem de aproximadamente 1/10, a sua tenasidade pode ser melhorada induzindo uma microestrutura que dificulta a propagação de fissuras. O processo de dano deste tipo de material é governado pela descontinuidade das rupturas parciais que ocorrem dentro do material. Em casos como este, técnicas como a de emissão acústica são muito adequadas para investigar o processo de dano. No presente trabalho, o processo de dano em materiais quase-frágeis é analisado para diversas estruturas/materiais através de ensaios e/ou simulações. Para tanto, foram utilizadas análises com o auxílio de emissão acústica, e o processo de simulação empregou uma versão aprimorada do método dos elementos discretos aplicando técnicas de processamento em paralelo. Nesse método, o material é modelado como um arranjo de massas unidas por elementos com rigidez equivalente às do domínio representado. No presente trabalho são descritas: (i) as implementações computacionais relacionadas à versão do método dos elementos discretos; (ii) o tratamento dos dados de emisssão acústica; e (iii) o processo de simulação e aquisição experimental de dados. Diversas aplicações são analisadas, dando-se ênfase às facilidades introduzidas com as novas implementações e também na computação dos dados experimentais. Também é discutido como esses dados podem ser complementados com resultados de simulações realizadas com o método dos elementos discretos. Como principal conclusão, destaca-se a vantagem da metodologia utilizada para avaliar o processo de dano nesta classe de materiais.