Análise pelo método dos elementos finitos posicional das tensões residuais em vidros de dissilicato de lítio parcialmente cristalizados

• Processo: 20/04976-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Eduardo Bellini Ferreira
• Beneficiário: Johnata Cavalcanti Fonseca
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros, AP.CEPID
• Assunto(s): Vitrocerâmica Tensão residual Cristalização Vidro Dissilicato de lítio Propriedades mecânicas Análise geométrica Resistência mecânica Método dos elementos finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dissilicatao de lítio | método dos elementos finitos posicional | Tensões residuais | Vitrocerâmicas | Vitrocerâmicas

Resumo

As vitrocerâmicas, cerâmicas policristalinas obtidas da cristalização controlada de vidros, apresentam várias vantagens em relação aos vidros precursores e às cerâmicas de mesma composição obtidas pelo método tradicional a partir das matérias-primas em pó, devido à variedade de microestruturas especiais que não podem ser produzidas em nenhum outro material. No entanto, tensões residuais surgem durante a cristalização e podem causar a propagação de fissuras e microfissuras, afetando suas propriedades mecânicas. Prever o efeito da cristalização em tais materiais é importante para o seu desenvolvimento e maximização do seu desempenho. No entanto, como a sobreposição dos campos de tensão decorrentes do crescimento de um dado número de cristais no volume rapidamente evolui para um cenário muito complexo, os modelos teóricos de cálculos de tensões residuais, que se baseiam em geometrias simplificadas, nem sempre coincidem com o observado experimentalmente. Este projeto de pesquisa visa, portanto, melhor entender e modelar o efeito dos fenômenos associados à cristalização controlada de vidros em suas propriedades mecânicas. Para isso, pretende-se desenvolver uma ferramenta computacional de análise geométrica não linear que simule o efeito das tensões residuais geradas devido à incompatibilidade térmica e elástica entre os precipitados cristalinos e a matriz vítrea na resistência mecânica de vitrocerâmicas de dissilicato de lítio para frações volumétricas de cristais entre 0 e 5%. A base numérica do trabalho é a formulação em método dos elementos finitos posicional, que deverá ser complementada/adaptada para (i) imersão de cristais na matriz vítrea; (ii) inclusão de modelos de tensões residuais geradas pelos cristais (iii) implementação de modelos de dano. (AU)