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On the thermomechanical behavior of model composites using digital image correlation
dc.contributor.author | Zago, Igor Paganotto | |
dc.date.accessioned | 2024-08-08T13:01:47Z | |
dc.date.available | 2024-08-08T13:01:47Z | |
dc.date.issued | 2024-07-28 | |
dc.identifier.citation | ZAGO, Igor Paganotto. On the thermomechanical behavior of model composites using digital image correlation. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20325. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20325 | |
dc.description.abstract | In composite systems with incompatibility between the coefficients of thermal expansion (CTE) of their phases, stresses can lead to cracking of the material during a temperature variation. Analytical, numerical and experimental studies on the subject have been carried out. Experimentally, this topic is difficult to approach, since observing and measuring the effects of temperature variation in composite systems is not a trivial task. With the development and improvement of field measurement techniques such as Digital Image Correlation (DIC), a new approach is proposed in combination with the use of model composites. In the present study, mechanical and thermal properties of model composites phases composed of alumina and colloidal silica matrices with cylindrical inclusions of brass or zirconia were evaluated, and temperature variation experiments aided by DIC were carried out to obtain experimental displacement and strain fields. The model composites temperature variations were conducted up to 300, 600 or 900 ○C depending on the systems’s response up to that temperature. Such experiments allow the visualization of the model composites cracking, which can be quantified in terms of crack initiation and evolution. The quantification of cracking was done from the calculation of an inelastic strain field. Obtaining this field of both opposite faces of the tested systems and quantifying its cracking provides data for comparison with analytical and numerical modeling of cracking phenomena due to CTE incompatibility of such systems, results that do not exist in the literature. Thus, the data produced allows the modeling of this phenomenon to be carried out for the proposed composite systems, using the evaluated properties and having field information and parameterized cracking parameters for comparison. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.language.iso | eng | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Thermomechanical behavior | eng |
dc.subject | CTE mismatch | eng |
dc.subject | Comportamento termomecânico | por |
dc.subject | Model composites | eng |
dc.subject | Compósitos modelo | por |
dc.subject | Incompatibilidade de CET | por |
dc.subject | Correlação de imagens digitais | por |
dc.subject | Digital image correlation | eng |
dc.title | On the thermomechanical behavior of model composites using digital image correlation | eng |
dc.title.alternative | Sobre o comportamento termomecânico de compósitos modelo utilizando correlação de imagens digitais | por |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Canto, Rodrigo Bresciani | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1316268411830615 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Angélico, Ricardo Afonso | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4572583709143785 | por |
dc.description.resumo | Em sistemas compósitos com incompatibilidade entre os coeficientes de expansão térmica (CET) de suas fases, tensões podem levar ao trincamento do material durante uma variação de temperatura. Estudos analíticos, numéricos e experimentais sobre o assunto foram realizados, porém, experimentalmente, esse tema é de difícil abordagem, visto que a observação e medição dos efeitos da variação de temperatura em sistemas compósitos não é uma tarefa trivial. Com o desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de medição de campo, como a Correlação de Imagens Digitais (CID), uma nova abordagem é proposta em combinação com a utilização de compósitos modelo. No presente estudo, propriedades mecânicas e térmicas das fases constituintes de compósito modelo com matriz a base de alumina e sílica coloidal e inclusões cilíndricas de latão ou zircônia foram avaliadas, e experimentos de variação de temperatura auxiliados por CID foram realizados para obtenção dos campos de deslocamento. As variações de temperatura dos compósitos modelo foram conduzidas até 300, 600 ou 900 ○C dependendo da resposta do sistema na temperatura. Tais experimentos permitem a visualização do trincamento do material, o qual pôde ser quantificado em termos de início e evolução. A quantificação do trincamento foi feita a partir do cômputo de um campo de deformações inelásticas. A obtenção desse campo e a quantificação do trincamento de ambas as faces opostas dos sistemas ensaiados fornece dados para comparação com modelagens analíticas e numéricas de fenômenos de trincamento por incompatibilidade dos CTEs, algo que não existe na literatura. Assim, os dados produzidos possibilitam que modelagens desse fenômeno possam ser realizadas para os sistemas compósitos propostos, utilizando as propriedades avaliadas e tendo informações de campo e parâmetros de trincamento parametrizados para comparação. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::CERAMICOS | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOES | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::PROCESSAMENTO GRAFICO (GRAPHICS) | por |
dc.description.sponsorshipId | 140250/2020-4 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/0662976244352653 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0003-0824-4205 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-9286-9912 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-1621-9221 | por |