Análise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmica

dc.contributor.advisor1Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
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dc.contributor.advisor2Alves, Lucas Máximo
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dc.contributor.instituicao-banca1Universidade do Estado de Santa Catarinapt_BR
dc.contributor.instituicao-banca2Empresa Agrientech Ltda - FAPESPpt_BR
dc.contributor.referee1Folgueras, Marilena Valadares
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dc.contributor.referee2Posadas, Adolfo
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dc.creatorOliveira, Débora Cristiane Sampaio de
dc.creator.ID024.496.009-73pt_BR
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dc.date.accessioned2022-02-04T19:09:13Z
dc.date.accessioned2026-06-29T14:29:09Z
dc.date.available2022-02-04T00:00:00Z
dc.date.available2022-02-04T19:09:13Z
dc.date.issued2021-01-29
dc.description.abstractMany phenomena of mass transport, percolation, fracture and fragmentation existing in nature cannot be explained using only Euclidean geometry, so there is a need to use other geometries, such as Fractal or Multifractal Geometry. Thus, different objects with irregular structures formed through these phenomena, such as ice crystals, fragments, mountain ranges, aggregates of particles, need to be studied and described using fractals. In this work, mechanical rupture through ballistic impact and fragmentation into siliceous porcelain, aluminous porcelain, alumina by means of fractal and multifractal geometry were studied, comparing with the values of glass and acrylic. Ceramics are fragile materials in relation to mechanical breakage and, due to this behavior, the energy dissipation pattern formed by cracks follows an irregular geometry, which can be characterized as a fractal geometry. The samples for the study were shape in the form of discs to perform the ballistic impact test and bars for the three-point flexion test. The glass and acrylic sample were purchased commercially with predetermined diameters and thicknesses. With the data obtained from the ballistic impact tests, statistical and graphical analyzes of the mass fraction of the fragments were performed as a function of the failure probability given by the fraction of smaller fragments F (≤m) for the same impact energy. This fragmentation graph also obtained the toughness of the material. The thermodynamic and multifractal entropy of material fragmentation was calculated using the definitions of Shannon, Reny and Tsallis and comparing the results obtained between them and the relationship with the studied materials. The multifractal analysis was performed by calculating the fractal dimension and the multifractal spectrum. The developed method is economical, since, in order to obtain the Weibull module, it is not necessary to destructively test a large number of specimens. The methodology demonstrated here may also increase the reliability in the production of ceramic materials given the multifract characteristics of these materials.pt_BR
dc.description.resumoMuitos fenômenos de transporte de massa, percolação, fratura e fragmentação existente na natureza não podem ser explicados usando somente a geometria euclidiana, por isto tem-se a necessidade de se utilizar outras geometrias, como a Geometria Fractal ou Multifractal. Assim diferentes objetos com estruturas irregulares formados por meio desses fenômenos, tais como, cristais de gelo, fragmentos, cadeia de montanhas, agregados de partículas, precisam ser estudados e descritos usando fractais. Neste trabalho estudou-se a ruptura mecânica através do impacto balístico e a fragmentação em porcelana silicosa, porcelana aluminosa, alumina por meio da geometria fractal e multifractal, comparando com os valores do vidro e do acrílico. As cerâmicas são materiais frágeis em relação à ruptura mecânica e, devido a este comportamento, o padrão de dissipação de energias formado por trincas seguem uma geometria irregular, que pode ser caracterizada como uma geometria fractal. Os corpos de provas para o estudo foram moldados em forma de discos para a realização do ensaio de impacto balístico e de barras para o ensaio de flexão de três pontos. Os corpos de provas de vidro e acrílico foram comprados comercialmente com diâmetros e espessuras pré-determinados. Com os dados obtidos a partir dos ensaios de impacto balístico foram feitas análises estatística e gráfica da fração de massa dos fragmentos em função da probabilidade de falha dada pela fração de fragmentos menores F(≤m) para uma mesma energia de impacto. Com esse gráfico de fragmentação também se obteve a tenacidade do material. A entropia termodinâmica e multifractal de fragmentação do material foram calculadas usando as definições de Shannon, Renyi e Tsallis e comparando os resultados obtidos entre elas e a relação com os materiais estudados. A análise multifractal foi realizada através do cálculo da dimensão fractal e do espectro multifractal. O método desenvolvido é econômico, uma vez que, para se obter o módulo Weibull não é necessário um ensaio destrutivo de um número grande de corpos de prova. A metodologia aqui demonstrada também poderá aumentar à confiabilidade na produção de materiais cerâmicos dados as características multifractais desses materiais.pt_BR
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Débora Cristiane Sampaio de. Análise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmica. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/2292
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiaispt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectPorcelanapt_BR
dc.subjectImpactopt_BR
dc.subjectFragmentospt_BR
dc.subjectEntropiapt_BR
dc.subjectTensão de Fraturapt_BR
dc.subjectWeibullpt_BR
dc.subjectPorcelainpt_BR
dc.subjectImpactpt_BR
dc.subjectFragmentspt_BR
dc.subjectEntropypt_BR
dc.subjectTensile Strengthpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleAnálise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmicapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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