Sistema de vídeo extensômetro universal para simulação, previsão e indicação das propriedades mecânicas dos materiais
Data
2023
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Editor
Universidade Brasil
Resumo
A vídeo extensometria é uma técnica de aquisição e processamento de imagens que
realiza a medição das deformações dos materiais, durante o ensaio de tração,
obtendo dados confiáveis e que são indispensáveis no desenvolvimento de materiais
biomédicos. Entretanto, percebe-se uma lacuna significativa tanto na literatura
científica quanto no mercado atual em relação a sistemas de vídeo extensômetros
universais, caracterizada pela falta de uma ferramenta capaz de realizar simulações,
previsões e análises detalhadas das propriedades mecânicas dos materiais de forma
eficiente e econômica. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e
validar um vídeo extensômetro universal para simulação, previsão e indicação das
propriedades mecânicas dos materiais. Este trabalho foi dividido em duas etapas,
sendo a primeira o desenvolvimento de um hardware com a utilização de célula de
carga, conectada a um módulo ADC, acoplado a um Arduino por meio de uma
comunicação SPI, estabelecendo uma comunicação serial com o programa principal
do MATLAB e uma câmera com comunicação serial com o programa. A segunda
etapa foi o desenvolvimento do software de vídeo sequência de simulação utilizando
a ferramenta de desenvolvimento chamada MATLAB. Foram realizados oito ensaios
iniciais de tração comparativos físicos e simulados em uma máquina universal, por
meio de vídeo sequência em dois materiais distintos, alumínio e borracha, com perfis
retangulares de comprimento de 165 mm e largura de 13 mm. A espessura variou
para cada tipo de material: 0,31 mm para o alumínio e 2,5 mm para a borracha. Todos
os ensaios foram realizados a uma velocidade de 10 mm/min. Os resultados
demostraram uma precisão de deslocamento menores que 0,033%; os limites de
resistência nos ensaios apresentaram um erro máximo 7,77%; e, na tensão de
ruptura, um erro máximo de 10,18%; no módulo de elasticidade, entre o valor medido
pelo software desenvolvido e o cálculo pela literatura houve um erro de, no máximo,
0,002%. O software foi capaz de traçar a curva de tensão/deformação com pontos de
interesse e oferece percepções valiosas sobre a curva de aprendizado do sistema.
Conclui-se que os resultados apresentados, neste trabalho, buscam contribuir para o
avanço das técnicas de análise de materiais biomédicos, visando maior precisão e
eficácia. Além disso, o modelo discutido demonstrou níveis significativos de
maturidade tecnológica, indicando um alto potencial de sucesso no mercado de
extensômetros para materiais biomédicos.
Abstract
Descrição
Palavras-chave
Vídeo extensômetro, Propriedades mecânicas, Ensaio de tração, Simulação, Engenharia biomédica