Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3545
metadata.dc.type: Dissertação
Title: Análise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmica
metadata.dc.creator: Oliveira, Débora Cristiane Sampaio de
metadata.dc.contributor.advisor1: Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
metadata.dc.contributor.advisor2: Alves, Lucas Máximo
metadata.dc.contributor.referee1: Folgueras, Marilena Valadares
metadata.dc.contributor.referee2: Posadas, Adolfo
metadata.dc.description.resumo: Muitos fenômenos de transporte de massa, percolação, fratura e fragmentação existente na natureza não podem ser explicados usando somente a geometria euclidiana, por isto tem-se a necessidade de se utilizar outras geometrias, como a Geometria Fractal ou Multifractal. Assim diferentes objetos com estruturas irregulares formados por meio desses fenômenos, tais como, cristais de gelo, fragmentos, cadeia de montanhas, agregados de partículas, precisam ser estudados e descritos usando fractais. Neste trabalho estudou-se a ruptura mecânica através do impacto balístico e a fragmentação em porcelana silicosa, porcelana aluminosa, alumina por meio da geometria fractal e multifractal, comparando com os valores do vidro e do acrílico. As cerâmicas são materiais frágeis em relação à ruptura mecânica e, devido a este comportamento, o padrão de dissipação de energias formado por trincas seguem uma geometria irregular, que pode ser caracterizada como uma geometria fractal. Os corpos de provas para o estudo foram moldados em forma de discos para a realização do ensaio de impacto balístico e de barras para o ensaio de flexão de três pontos. Os corpos de provas de vidro e acrílico foram comprados comercialmente com diâmetros e espessuras pré-determinados. Com os dados obtidos a partir dos ensaios de impacto balístico foram feitas análises estatística e gráfica da fração de massa dos fragmentos em função da probabilidade de falha dada pela fração de fragmentos menores F(≤m) para uma mesma energia de impacto. Com esse gráfico de fragmentação também se obteve a tenacidade do material. A entropia termodinâmica e multifractal de fragmentação do material foram calculadas usando as definições de Shannon, Renyi e Tsallis e comparando os resultados obtidos entre elas e a relação com os materiais estudados. A análise multifractal foi realizada através do cálculo da dimensão fractal e do espectro multifractal. O método desenvolvido é econômico, uma vez que, para se obter o módulo Weibull não é necessário um ensaio destrutivo de um número grande de corpos de prova. A metodologia aqui demonstrada também poderá aumentar à confiabilidade na produção de materiais cerâmicos dados as características multifractais desses materiais.
Abstract: Many phenomena of mass transport, percolation, fracture and fragmentation existing in nature cannot be explained using only Euclidean geometry, so there is a need to use other geometries, such as Fractal or Multifractal Geometry. Thus, different objects with irregular structures formed through these phenomena, such as ice crystals, fragments, mountain ranges, aggregates of particles, need to be studied and described using fractals. In this work, mechanical rupture through ballistic impact and fragmentation into siliceous porcelain, aluminous porcelain, alumina by means of fractal and multifractal geometry were studied, comparing with the values of glass and acrylic. Ceramics are fragile materials in relation to mechanical breakage and, due to this behavior, the energy dissipation pattern formed by cracks follows an irregular geometry, which can be characterized as a fractal geometry. The samples for the study were shape in the form of discs to perform the ballistic impact test and bars for the three-point flexion test. The glass and acrylic sample were purchased commercially with predetermined diameters and thicknesses. With the data obtained from the ballistic impact tests, statistical and graphical analyzes of the mass fraction of the fragments were performed as a function of the failure probability given by the fraction of smaller fragments F (≤m) for the same impact energy. This fragmentation graph also obtained the toughness of the material. The thermodynamic and multifractal entropy of material fragmentation was calculated using the definitions of Shannon, Reny and Tsallis and comparing the results obtained between them and the relationship with the studied materials. The multifractal analysis was performed by calculating the fractal dimension and the multifractal spectrum. The developed method is economical, since, in order to obtain the Weibull module, it is not necessary to destructively test a large number of specimens. The methodology demonstrated here may also increase the reliability in the production of ceramic materials given the multifract characteristics of these materials.
Keywords: Porcelana
Impacto
Fragmentos
Entropia
Tensão de Fratura
Weibull
Porcelain
Impact
Fragments
Entropy
Tensile Strength
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: OLIVEIRA, Débora Cristiane Sampaio de. Análise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmica. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. 2021.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3545
Issue Date: 29-Jan-2021
Appears in Collections:Programa de Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Debora Cristiane Sampaio de Oliveira.pdfdissertação completa em pdf8.32 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons