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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/48192
Type: | TCC |
Title: | Estudo computacional de fraturas em meios desordenados |
Authors: | Ferreira, Antônio Edinaldo de Oliveira |
Advisor: | Oliveira, Cláudio Lucas Nunes de |
Keywords: | Rede de resistores;Sistemas desordenados;Dimensão fractal;Processos de fratura |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | FERREIRA, A. E. O. Estudo computacional de fraturas em meios desordenados. 2019. 44 f. Monografia (Bacharelado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Neste trabalho, nós aplicamos o modelo de rede de fusíveis através de simulações computacionais para representar sistemas desordenados do tipo quenched, ou seja, sistemas que apresentam variáveis aleatórias que não dependem do tempo. Uma das aplicações desse modelo é simular processos de fratura em materiais heterogêneos para entender como possíveis falhas se espalham em estruturas construídas pelo homem ou encontradas na natureza. Tal conhecimento pode ajudar a prevenir que tais falhas possam comprometer a estrutura e assim aumentar a sua vida útil. É importante ressaltar que do ponto de vista tecnológico este estudo abrange muitas áreas de pesquisa aplicada como, por exemplo, as ciências dos materiais, resistência dos materiais, engenharia, física, etc. O modelo de rede de resistores apresenta uma analogia entre os sistemas elétricos relacionado à lei de Ohm, I = GV, com as deformações elásticas de um material que são descritas pela lei de Hooke, σ = Eε, onde substitui-se a tensão σ pela corrente elétrica I, o módulo de elasticidade E pela condutância elétrica G e a deformação elástica ε pelo potencial elétrico V. Nós, então, aplicamos esta analogia ao estudo de morfologia de fraturas em meios desordenados. Este modelo computacional foi realizado em uma rede quadrada com uma corrente global Ig atravessando o sistema e atribuindo valores aleatórios de condutância elétrica para cada resistor de maneira que possamos calcular os potenciais, através da lei de Kirchhoff. Com isso, definimos um critério de queima dos resistores retirando-o e repetindo o mesmo processo até encontrar o agregado fraturado. Além disso, determinamos a dimensão fractal φ, que mostra como as falhas microscópicas se espalham pelo meio, e analisamos também a condutância global Gg do sistema. |
Abstract: | In this work, we apply the fuse network model through computer simulations to represent quenched disordered systems, i.e., systems that present random variables that do not depend on time. One of the applications of this model is to simulate fracture processes in heterogeneous materials in order to understand how possible failures spread in man-made structures or in those found in nature. Such knowledge may help to prevent that such failures could compromise the structure. From a technological point of view, such study cover many areas of applied research, such as, materials sciences, materials strength, engineering, physics, etc. The resistor network model presents an analogy between the electrical systems related to Ohm law, I = GV, with the elastics deformations of a material that is described by Hooke’s law, σ = Eε, where the voltage σ is replaced by the electric current I, the modulus of elasticity E by the electrical conductance G and the elastic deformation ε by the electric potential V. Thus, we apply this model to study fracture morphology in disordered media. This computational model was realized in a square lattice with a global current Ig applied to the system and we assign random values of electrical conductance to each resistor, in order to calculate the potentials at each node using Kirchhoff’s law. With this, we defined a criterion for the damage of the resistors, removing them from the lattice, and repeating the same process until we found the fractured aggregate. In addition, we determine the fractal dimension φ, which is related to microscopic flaws stread out on the medium, how and we also analyze the global conductance Gg of the system. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/48192 |
Appears in Collections: | FÍSICA-BACHARELADO - Monografias |
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