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Título: Estudo de Efeitos Dinâmicos até o Início da Fratura Frágil.
Autor(es): Vassem Júnior, Arnobio Ignacio
Orientador: Emmerich, Francisco Guilherme
Palavras-chave: Materiais frágeis
Fratura dinâmica
Hiperelasticidade
Data do documento: 29-Out-2007
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Neste trabalho faz-se o estudo experimental de efeitos dinâmicos até o início da fratura frágil, utilizando-se um aparato que simula uma estrutura cristalina bidimensional, na qual é possível realizar experimentos reversíveis de fratura. O aparato reproduz características atomísticas e é formado por ímãs quadrupolares no papel de cé-lulas unitárias. Esse experimento é relevante pois a observação in-loco da região de início da fratura não é trivial. Com o objetivo de analisar detalhadamente os efeitos dinâmicos até o início da ruptura, foi desenvolvido um sistema de observação de imagem no qual foi possível obter gravações digitais com taxas da ordem de cente-nas de quadros por segundo. Durante a execução dos experimentos, foram aplica-das perturbações mecânicas ao sistema. Cada perturbação gerou uma oscilação harmônica que foi filmada com o equipamento desenvolvido. Os vídeos foram anali-sados quadro a quadro e com estes dados foram traçados gráficos da amplitude de oscilação em função do tempo onde se observaram vales e cristas que decaem ex-ponencialmente. A partir destes gráficos foram obtidas as freqüências de oscilação para cada configuração de tensão aplicada. Desta forma foi obtida a constante de mola equivalente do sistema. Também foi observado um comportamento peculiar onde um transiente ocorre antes que o primeiro vale seja obtido. O equipamento montado se mostrou eficiente para o propósito que foi idealizado e também para ou-tras aplicações envolvendo oscilações mecânicas e dinâmica de fratura, como a propagação de trincas, em materiais de módulo de elasticidade relativamente baixo como o sólido empregado neste trabalho.
In this work it ismade the experimental study of dynamic effects to the beginning of the fragile fracture, being used anapparatus that simulates atwo-dimensional crys-tallinestructure, in the which is possible to accomplish reversible experiments of frac-ture. The apparatus reproduces atomistic characteristics and it is formed quadrupolar magnets in the roleof unitary cells. That experiment is important because the obser-vation in-locoof the area at the beginning of the fracture it is not trivial. With the ob-jective of analyzing the dynamic effects in full detail until the beginning of the rupture, a system of image observation was developed in which was possible to obtain digital recordings with rates of the order of hundreds of pictures persecond. During the ex-ecution of the experiments, they were applied mechanical disturbances to the sys-tem. Each disturbance generated a harmonic oscillation that was filmed with the de-veloped equipment. The videos were analyzedpicture bypicture and with these data,graphs of the oscillation widthin function of the time were tracedand were observed picks and valleysthat decline exponentially. Starting from these graphs they were obtained the oscillation frequencies for each configuration of applied tension. This way it was obtained the equivalent constant of spring of the system. A peculiar beha-vior was also observed where a transienthappens before the first valleyis obtained. The mounted equipment was shownefficient for the purpose that was idealized and also for other applications involving mechanical oscillations and fracture dynamics, as the propagation of cracks, in materials of module of elasticity relatively low as the employed solid in this work
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4768
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