Influência da pressão de compactação na tenacidade à fratura do politetrafluoretileno (Teflon)



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Análise horizontal
O gráfico da Fig.4a mostra a curva carga vs. abertura referente ao ensaio n.1, cuja área abaixo da curva, assim como a da Fig.2a, permite o cálculo do trabalho de fratura. Seu valor foi equivalente a 492 N.mm pelos extensômetros e 507 N.mm pela técnica CID; resultando em valores de energia de fratura de 66,8 J.m-2 e 68,9 J.m-2 respectivamente, ou seja, houve uma discrepância de apenas 3,0%. Ademais, se compararmos os valores de energia de fratura pela análise vertical e horizontal, fazendo uso dos valores fornecidos pelo LVDT, extensômetros e técnica CID, não divergiram em mais de 3,2% entre eles, o que reforça a metodologia empregada.

No detalhe da curva (Fig.4b) é possível se observar que os pontos apresentam uma distribuição coerente, em que ao longo de toda a curva o extensômetro registrou uma abertura inferior à obtida pela técnica de CID. Essa pequena defasagem (~5 μm) se deve possivelmente a acomodação inicial dos extensômetros.

Na Fig.5 (ensaio n.2) é mostrada uma oscilação acompanhada tanto pelo lado direito como pelo esquerdo, ou seja, os deslocamentos apresentam mesma intensidade e sentidos opostos, fato este que torna a curva final da abertura menos oscilatória. Tais informações podem ser úteis para se inferir sobre as limitações deste ensaio; no qual se desconsidera o efeito do atrito e o movimento do CDP registrado pelas oscilações, já que no método convencional o extensômetro é fixado de modo a acompanhar esse movimento e tal fenômeno passa desapercebido.


Figura 4. (a) Gráfico da força horizontal vs. abertura da região de carregamento e (b) detalhe do pico das curvas.



Figura 5. Gráfico da força horizontal vs. abertura da região de carregamento.

CONCLUSÕES
Os resultados obtidos expõem a viabilidade da técnica de CID frente aos resultados obtidos pelo método convencional, para a determinação da energia de fratura de concretos refratários, que emprega extensômetros, bem como a eficiência da metodologia desenvolvida. Ademais, como em todos os ensaios realizados durante o estudo, a curva obtida pela técnica de CID apresentou uma defasagem no deslocamento para menores valores em relação à obtida pelo LVDT; pode-se afirmar que a técnica proposta é menos influenciada pelos efeitos indesejáveis da flexibilidade do atuador da máquina de ensaios mecânicos e das folgas nas diferentes partes dos dispositivos.

A técnica de CID também permite a observação de fenômenos imperceptíveis pelo método convencional e fundamentais para a melhor compreensão das particularidades do ensaio. Dentre elas, pode-se citar o movimento de rotação do CDP, a acomodação do sistema durante a fase de pré-carga e o movimento de oscilação horizontal.

Quanto à viabilidade econômica, os equipamentos fotográficos e o programa de correlação não apresentam custos superiores aos extensômetros de alta precisão normalmente utilizados no método convencional.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apoio da Fapesp (Processo 2010/20920-9), ao CNPq, pela bolsa de doutorado de D.Y. Miyaji (Processo 141028/2008-4) e pela bolsa de produtividade em pesquisa de J.A. Rodrigues (Processo 303061/2009-0), e à François Hild (LMT-Cachan, França) por disponibilizar o programa CORRELI-Q4.

REFERÊNCIAS
1. E. Tschegg, Prüfeinrichtung zur Ermittlung von bruchmechnishen Kemwerten sowie hierfür geeignete, Prüfkörper, Austrian pat. AT 390328B, 1986.

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3. H. Harmuth, K. Rieder, M. Krobath, E. Tschegg, Mater. Sci. Eng. A 214 (1996) 53.

4. RIBEIRO, S.; EXPOSITO, C. C. D.; RODRIGUES, J. A. Projeto, adaptação, instalação e testes preliminaries para um sistema de medida de energia de fratura de materiais cerâmicos pelo método da cunha. Cerâmica, v.54, p.418-426, 2008.

5. HASSELMAN, D. C. L. D. Fracture toughness and spalling behavior of high Al2O3 refractories. Journal of the American Ceramic Society, v.57, n.10, p.417-421, 1974.

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8. RIBEIRO, S.; RODRIGUES, J.A. Influência da forma e do processo de obtenção do entalhe na carga máxima e na energia de fratura de argamassas utilizando o método da cunha para propagação estável de trinca. Cerâmica, v.55, p.181, 2009.

9. MIYAJI, DAN; RODRIGUES, J.A. Energia de fratura de concretos refratários e o efeito tenacificador da adição de agregados eutéticos eletrofundidos. Projeto de Tese de Doutorado, 2009. Não publicado.


USE OF THE DIGITAL IMAGE CORRELATION TECHNIQUE IN THE WEDGE SPLITTING TEST FOR DETERMINING FRACTURE ENERGY OF REFRACTORY CASTABLES
ABSTRACT
The wedge splitting test has been used for characterization of fracture energy on refractory materials by allowing the study on specimens with large areas of crack propagation, resulting in better representation of the material’s microstructure. The measurement of the opening loaded region is of utmost importance and it can be influenced by possible clearances and positioning of the extensometers’ coupling system. This work has used the digital image correlation (DIC) technique to measure the crack’s opening and evaluates the advantages and disadvantages of using this technique compared to the conventional one. The DIC technique proved feasible and allowed to note undetectable phenomena by conventional method, contributing to a better understanding of the test’s kinematics.


Keywords: digital image correlation, wedge splitting test, refractory castables.

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