{"id":46721,"date":"2024-12-05T13:30:55","date_gmt":"2024-12-05T16:30:55","guid":{"rendered":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=46721"},"modified":"2024-12-13T10:51:38","modified_gmt":"2024-12-13T13:51:38","slug":"simulacao-podera-prever-fissuras-e-trincas-em-materiais-aumentando-a-seguranca","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=46721","title":{"rendered":"Simula\u00e7\u00e3o poder\u00e1 prever fissuras e trincas em materiais, aumentando a seguran\u00e7a"},"content":{"rendered":"

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A mec\u00e2nica da fratura \u00e9 uma \u00e1rea que estuda todos os processos que podem levar ao aparecimento e propaga\u00e7\u00e3o de fissuras ou trincas em materiais e estruturas, como as de um avi\u00e3o ou de uma ponte. Para identificar corretamente como essas fissuras podem prejudicar uma estrutura, pesquisadores da Escola de Engenharia da USP em S\u00e3o Carlos (EESC) desenvolveram uma ferramenta computacional que simula problemas de mec\u00e2nica da fratura.<\/p>\n

O m\u00e9todo possibilita estimar o tempo que as trincas levar\u00e3o para atingir n\u00edveis cr\u00edticos, permitindo a ado\u00e7\u00e3o de medidas que previnam o seu aparecimento. Al\u00e9m do potencial de tornar mais simples a realiza\u00e7\u00e3o de simula\u00e7\u00f5es de fissuras, a t\u00e9cnica poder\u00e1 ser incorporada ao projeto de estruturas que possuam componentes mais sujeitos a falhas, aumentando a seguran\u00e7a do produto final. As conclus\u00f5es da pesquisa est\u00e3o reunidas em um p\u00f4ster premiado no Congresso Mundial de Mec\u00e2nica Computacional (WCCM), realizado em julho no Canad\u00e1.<\/p>\n

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\u201cA an\u00e1lise do comportamento de uma estrutura com a exist\u00eancia de fissuras \u00e9 importante, pois a propaga\u00e7\u00e3o irrestrita de trincas pode levar \u00e0 perda da sua funcionalidade estrutural ou at\u00e9 mesmo \u00e0 ruptura total, com alguns casos, como o de rupturas completas em navios e avi\u00f5es, j\u00e1 observados no s\u00e9culo passado\u201d, aponta ao Jornal da USP o engenheiro Murilo Henrique Campana Bento, p\u00f3s-doutorando da EESC, que realizou a pesquisa. \u201cNos projetos, busca-se, quando poss\u00edvel, minimizar o surgimento de trincas, mas tamb\u00e9m prever o tempo que ir\u00e1 levar para que tais trincas atinjam tamanhos cr\u00edticos. Tudo isso \u00e9 poss\u00edvel de ser previsto apenas com uma ferramenta num\u00e9rico-computacional precisa para a simula\u00e7\u00e3o de problemas da mec\u00e2nica da fratura\u201d.<\/p>\n

Simula\u00e7\u00e3o de problemas<\/span><\/strong><\/p>\n

\u201cDesde o in\u00edcio do doutorado, nosso interesse principal de pesquisa estava voltado ao desenvolvimento dessa ferramenta. Essas simula\u00e7\u00f5es s\u00e3o importantes para que possamos analisar, de modo preciso e com custo computacional vi\u00e1vel, a integridade estrutural dos mais diversos tipos de estruturas\u201d, relata o pesquisador. \u201cPara obter um bom equil\u00edbrio entre precis\u00e3o num\u00e9rica e custo computacional, o foco final do doutorado foi adaptar o uso do M\u00e9todo dos Elementos Finitos Generalizados [MEFG], ou Generalized\/eXtended Finite Element Method [G\/XFEM, na sigla em ingl\u00eas], tido desde o in\u00edcio dos anos 2000 como um m\u00e9todo num\u00e9rico bastante preciso e eficiente para simula\u00e7\u00e3o de problemas\u201d.<\/p>\n

Bento ressalta a necessidade de um m\u00e9todo num\u00e9rico, que d\u00ea respostas aproximadas para um problema. Para o pesquisador, solu\u00e7\u00f5es exatas ainda s\u00e3o de dif\u00edcil obten\u00e7\u00e3o para a grande maioria dos problemas pr\u00e1ticos de engenharia. \u201cO MEFG \u00e9 uma extens\u00e3o, ou generaliza\u00e7\u00e3o, do M\u00e9todo dos Elementos Finitos (MEF), criado na d\u00e9cada de 1960 e que vem sendo, desde ent\u00e3o, altamente usado nas mais diversas \u00e1reas das engenharias e ci\u00eancias aplicadas\u201d, afirma. \u201cAmbos os m\u00e9todos trabalham dividindo o problema em pequenas partes, conhecidas como elementos finitos, associando as vari\u00e1veis relacionadas a cada um deles usando fun\u00e7\u00f5es base\u201d.<\/p>\n

O pesquisador explica que essas fun\u00e7\u00f5es servem para aproximar algumas vari\u00e1veis de interesse sobre cada elemento finito. \u201cAp\u00f3s isso, tanto no MEF quanto no MEFG, todos os elementos finitos usados para modelar a estrutura s\u00e3o acoplados para obter respostas globais para essas mesmas vari\u00e1veis, como por exemplo, deslocamentos, deforma\u00e7\u00f5es e tens\u00f5es\u201d, observa. \u201cElas s\u00e3o \u00fateis para verificar como a estrutura responde a solicita\u00e7\u00f5es externas que s\u00e3o a ela aplicadas. O objetivo central \u00e9, portanto, avaliar de modo preciso e eficiente tais respostas. No fim, \u00e9 a partir dessas vari\u00e1veis, obtidas computacionalmente pelo MEFG, que n\u00f3s conseguimos prever como as trincas ir\u00e3o se propagar no problema em quest\u00e3o\u201d.<\/p>\n

\u201cA diferen\u00e7a principal entre os dois m\u00e9todos \u00e9 que o MEFG permite o uso de novas fun\u00e7\u00f5es base, apropriadas para o problema em an\u00e1lise, o que permitiu, no in\u00edcio dos anos 2000, diversas vantagens para solucionar problemas de grande interesse pr\u00e1tico, como os de mec\u00e2nica da fratura\u201d, afirma o pesquisador. \u201cNesta \u00e1rea est\u00e3o as principais aplica\u00e7\u00f5es do m\u00e9todo, analisadas pelos grupos de pesquisa que fa\u00e7o parte e que foram foco do doutorado, por\u00e9m ele tamb\u00e9m \u00e9 empregado em problemas contendo interfaces materiais complexas, importantes na an\u00e1lise de integridade estrutural em materiais heterog\u00eaneos, que s\u00e3o o tema central do p\u00f3s-doutorado\u201d.<\/p>\n

Redu\u00e7\u00e3o de erros<\/span><\/strong><\/p>\n

De acordo com Bento, os desdobramentos da pesquisa tiveram como objetivo central o desenvolvimento de uma ferramenta num\u00e9rico-computacional que fosse capaz de gerar automaticamente solu\u00e7\u00f5es com erro menor que um valor pr\u00e9-especificado pelo usu\u00e1rio. \u201cNa pr\u00e1tica, isso melhora consideravelmente o uso do m\u00e9todo, pois retira a necessidade da defini\u00e7\u00e3o de diversos par\u00e2metros do problema em estudo e que exigiriam conhecimentos aprofundados em mec\u00e2nica da fratura\u201d, observa. \u201cTamb\u00e9m n\u00e3o \u00e9 preciso analisar repetidas vezes o mesmo problema at\u00e9 obter uma solu\u00e7\u00e3o suficientemente boa\u201d.<\/p>\n

Na pesquisa, o engenheiro prop\u00f5e algumas t\u00e9cnicas que subsidiam o desenvolvimento da ferramenta. \u201cEntre elas est\u00e3o a elabora\u00e7\u00e3o de uma nova f\u00f3rmula para aplica\u00e7\u00e3o do MEFG, capaz de resolver de modo bastante preciso problemas da mec\u00e2nica da fratura, al\u00e9m de um estimador de erro a posteriori, computacionalmente eficiente e desenvolvido com foco tamb\u00e9m em problemas contendo fraturas\u201d, descreve. \u201cTodas as t\u00e9cnicas v\u00eam sendo verificadas a partir de problemas cl\u00e1ssicos, cuja solu\u00e7\u00e3o \u00e9 conhecida de modo anal\u00edtico ou a partir de refer\u00eancias num\u00e9ricas obtidas pelo nosso grupo de pesquisa ou por trabalhos encontrados na literatura\u201d.<\/p>\n

\u201cVejo como potenciais aplica\u00e7\u00f5es do trabalho a simplifica\u00e7\u00e3o das simula\u00e7\u00f5es de problemas da mec\u00e2nica da fratura, tornando-as mais acess\u00edveis do ponto de vista pr\u00e1tico, al\u00e9m da poss\u00edvel integra\u00e7\u00e3o de tais procedimentos nas etapas de projeto de diversos componentes estruturais que possam estar suscet\u00edveis a falhas devidas ao surgimento e propaga\u00e7\u00e3o de fissuras\u2019, destaca o pesquisador. \u201cEspera-se, com isso, que o resultado final seja o projeto e o desenvolvimento de estruturas mais econ\u00f4micas e seguras\u201d.<\/p>\n

A pesquisa teve a orienta\u00e7\u00e3o dos professores Sergio Persival Baroncini Proen\u00e7a, do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC, e Carlos Armando Duarte, do Department of Civil & Environmental Engineering da University of Illinois Urbana-Champaign (Estados Unidos). As conclus\u00f5es do estudo foram reunidas em um p\u00f4ster apresentado no Congresso Mundial de Mec\u00e2nica Computacional (WCCM), realizado no \u00faltimo m\u00eas de julho em Vancouver (Canad\u00e1), que recebeu o pr\u00eamio de melhor p\u00f4ster na \u00e1rea de Mec\u00e2nica dos S\u00f3lidos Computacional. O trabalho de doutorado foi financiado pela Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (Fapesp) e os estudos de p\u00f3s-doutorado tem apoio do Southern Office of Aerospace Research and Development \u2013 Air Force Office of Scientific Research (SOARD-AFOSR-USA), dos Estados Unidos.<\/p>\n

Mais informa\u00e7\u00f5es: m.bento@usp.br, com Murilo Henrique Campana Bento
\n<\/em><\/p>\n

Texto: J\u00falio Bernardes Arte: Joyce Ten\u00f3rio, Jornal da USP<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

T\u00e9cnica computacional possibilitar\u00e1 ado\u00e7\u00e3o de medidas que previnam o aparecimento de fissuras, aumentando seguran\u00e7a dos produtos finais, de pontes a avi\u00f5es.<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":46748,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[111,37],"tags":[],"class_list":["post-46721","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-comunicados-alunos","category-noticias","entry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/46721","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=46721"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/46721\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":46749,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/46721\/revisions\/46749"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/46748"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=46721"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=46721"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=46721"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}