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

Processo: 20/04976-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2020
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2023
Área do 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

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)