Fractal analysis of fractures under linear-elastic regime: Loading mode I

• Grant number: 10/06308-9
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Scientific Initiation
• Start date: June 01, 2010
• End date: February 28, 2011
• Field of knowledge: Engineering - Aerospace Engineering
• Principal Investigator: Luis Rogerio de Oliveira Hein
• Grantee: Alexandre de Oliveira Marion
• Host Institution: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brazil

Abstract

Para o desenvolvimento da presente linha de pesquisas sobre o comportamento fractal de fraturas, é necessário estabelecer referências para a análise fractal de superfícies de fratura, avaliando, a partir de ensaios de tenacidade à fratura nos modos I, II e misto I/II, o comportamento de fraturas em materiais frágeis, sob o regime linear elástico. Fraturas em regime linear elástico são descritas por seu comportamento fractal por vários pesquisadores, em especial J.J. Mecholsky. A motivação da presente proposta decorre de um trabalho feito pelo grupo e aceito para publicação no periódico Materials Science and Engineering A, onde o modelo de Mecholsky não pôde ser comprovado para a fratura em corpos de prova ranhurados para ensaios de compressão diametral de titânia sob o modo I. O desenvolvimento desses ensaios trouxe ao grupo, que desenvolve outros projetos de pesquisa financiados pela FAPESP e pelo CNPq sobre fractografia quantitativa, uma série de questões que serão abordadas na presente proposta, como: a garantia da acuidade na medição de elevações para os mapas topográficos e do posicionamento das amostras, a confiabilidade e representatividade das medidas de dimensão fractal, os critérios para a abordagem multifractal e a validade dos modelos ora propostos para a relação entre tenacidade e comportamento fractal de superfícies de fratura.O presente projeto propõe a realização de ensaios de flexão semi-circular (SCB, semi-circular bending) em corpos entalhados e pré-trincados, para a geração e análise de fraturas no modo I de carregamento (modo de abertura por tração), em materiais como uma cerâmica estrutural (titânia) e um polímero (epóxi), sempre sob regime linear-elástico. Ainda, para abordar o comportamento autoafim dos materiais fraturados e criar referências ao processo de reconstrução tridimensional de superfícies, as topografias das fraturas serão investigadas por microscopia de força atômica, em modo de contato.Assim, visa ampliar a profundidade e o alcance de projetos já em andamento, e disponibilizar referências e métodos para a avaliação fractal de superfícies de fratura.