Sistema de vídeo extensômetro universal para simulação, previsão e indicação das propriedades mecânicas dos materiais

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dc.contributor.advisor-co1Rodrigues, Ione
dc.contributor.advisor-co2Rodrigues, Ione
dc.contributor.advisor1Costa, Mardoqueu Martins da
dc.contributor.advisor2Rodrigues, Ione
dc.contributor.coordinatorRodrigues
dc.creatorCarvalho, Antônio Carlos de
dc.date.accessioned2023-11-13T15:39:31Z
dc.date.available2023-11-13T15:39:31Z
dc.date.issued2023
dc.description.resumoA 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.pt_BR
dc.description.sponsorshipVideo Extensometer is an image acquisition and processing technique that measures the deformation of materials during tensile testing and provides reliable data essential for the development of biomedical materials. However, there is a significant gap in both the scientific literature and the current market in terms of universal video extensometer systems, characterized by the lack of a tool capable of performing detailed simulations, predictions, and analyzes of the mechanical properties of materials in an efficient and economical manner. In this context, the objective of this work was to develop and validate a universal video extensometer for simulation, prediction and indication of the mechanical properties of materials. This work was divided into two stages, the first being the development of hardware using a load cell, connected to an ADC module, coupled to an Arduino through SPI communication, establishing serial communication with the main program of the MATLAB and a camera with serial communication with the program. The second stage was the development of the video simulation sequence software using the development tool called MATLAB. Eight initial physical and simulated comparative tensile tests were carried out on a universal machine, using video sequence on two different materials, aluminum and rubber, with rectangular profiles 165 mm long and 13 mm wide. The thickness varied for each type of material: 0.31 mm for aluminum and 2.5 mm for rubber. All tests were carried out at a speed of 10 mm/min. The results demonstrated a displacement accuracy of less than 0.033%; the resistance limits in the tests showed a maximum error of 7.77%; and, at rupture voltage, a maximum error of 10.18%; in the elasticity modulus, between the value measured by the developed software and the calculation in the literature there was an error of, at most, 0.002%. The software was able to plot the stress/strain curve with points of interest and provided valuable insights into the system's learning curve.It is concluded that the results presented in this work seek to contribute to the advancement of techniques for analyzing biomedical materials, aiming for greater precision and effectiveness. Furthermore, the model discussed demonstrated significant levels of technological maturity, indicating a high potential for success in the extensometer market for biomedical materials.pt_BR
dc.formatPDFpt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorioacademico.universidadebrasil.edu.br/handle/123456789/772
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Brasilpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUBpt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectVídeo extensômetropt_BR
dc.subjectPropriedades mecânicaspt_BR
dc.subjectEnsaio de traçãopt_BR
dc.subjectSimulaçãopt_BR
dc.subjectEngenharia biomédicapt_BR
dc.subject.cnpqCSpt_BR
dc.titleSistema de vídeo extensômetro universal para simulação, previsão e indicação das propriedades mecânicas dos materiaispt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
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