Identificação da região de processo de fratura 3D para materiais refratários com correlação de volumes digitais combinada ao método dos elementos finitos

• Processo: 21/09238-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 15 de novembro de 2021
• Data de Término da vigência: 14 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Rodrigo Bresciani Canto
• Beneficiário: Rafael Vargas Maginador
• Supervisor: François Hild
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Université Paris-Saclay, França
• Vinculado à bolsa: 18/23081-0 - Análise dos mecanismos de fratura de refratários a temperatura ambiente e elevadas com o método da cunha e correlação de imagens, BP.DR
• Assunto(s): Concreto refratário Zona de fratura Trincamento Método dos elementos finitos Tomografia computadorizada por raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: crack propagation | Digital Volume Correlation | Finite Element Method | Fracture Process Zone | wedge splitting test | X-ray tomography | Cerâmicas refratárias

Resumo

As altas temperaturas e ambientes corrosivos em que concretos refratários são usados envolvem altos riscos. Neste contexto, a caracterização de suas propriedades de fratura se torna extremamente importante, sendo uma ferramenta essencial para a correta seleção, aplicação, desenvolvimento e pesquisa destes materiais. No entanto, a propagação de trincas depende da microestrutura e heterogeneidade, criando uma Zona de Processo de Fratura (ZPF), i.e., uma região que dissipa energia no entorno da ponta da trinca. Se a propagação de trinca for estudada apenas com informações da superfície, muitas informações do processo de fratura no interior da amostra não estão acessíveis. Neste projeto de estágio, propõe-se o estudo da ZPF com o uso de dados de volume obtidos via ensaios de fissuração pelo Método da Cunha realizados in-situ em um tomógrafo. Os campos de deslocamentos serão medidos experimentalmente por Correlação de Volumes Digitais e serão usados como condições de contorno para guiar simulações com elementos finitos. Os campos de deslocamentos medidos também serão confrontados com a cinemática da simulação como forma de validá-la. Parâmetros mecânicos relevantes serão extraídos, de forma a minimizar a norma "chi-quadrado" da diferença entre os dados medidos e simulados (i.e., carga e campos de deslocamentos). Esta metodologia será usada para obter parâmetros que relacionam o melhor possível os resultados experimentais com os das simulações. A ZPF será então medida pelos elementos danificados e as simulações computacionais considerarão os efeitos de rastro criados por mecanismos de dissipação de energia (e.g., união mecânica de agregados após trincamento, ramificações e microtrincas). Estas informações também fornecerão indícios sobre o caminho tridimensional da trinca. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

VARGAS, R.; CANTO, R. B.; SMANIOTTO, B.; HILD, F.. Calibration of cohesive parameters for a castable refractory using 4D tomographic data and realistic crack path from in-situ wedge splitting test. Journal of the European Ceramic Society, v. 43, n. 2, p. 16-pg., 2023-02-01. (18/23081-0, 21/09238-6, 20/08077-6)

VARGAS, R.; CANTO, R. B.; HILD, F.. Cohesive properties of refractory castable at 600 degrees C: Effect of sintering and testing temperature. Journal of the European Ceramic Society, v. 42, n. 14, p. 17-pg., 2022-08-13. (18/15266-0, 20/08077-6, 18/23081-0, 21/09238-6)

SCIUTI, VINICIUS FIOCCO; VARGAS, RAFAEL; GUERRERO, NESTOR; MARANTE, MARIA EUGENIA; HILD, FRANCOIS. Digital image correlation analyses of masonry infilled frame: Uncertainty-based mesh refinement and damage quantification. MATHEMATICS AND MECHANICS OF SOLIDS, v. N/A, p. 23-pg., 2023-07-24. (18/23081-0, 21/09238-6)