[en] MEASUREMENT OF MICROSTRUCTURAL DEFORMATIONS AND THEIR RELATIONSHIP WITH STRUCTURAL MACROSCOPIC DEFOR-MATIONS

[pt] MEDIÇÃO DE DEFORMAÇÕES MICROESTRUTURAIS E SUA RELAÇÃO COM AS DEFORMAÇÕES MACROSCÓPICAS ESTRUTURAIS

[pt] BRUNO PUCCIONI SOHLER

[pt] MICROESTRUTURA

[pt] CORRELACAO DIGITAL DE IMAGENS

[pt] DEFORMACAO

[en] MICROSTRUCTURE

[en] DIGITAL IMAGE CORRELATIONS

[en] DEFORMATION

[pt] Materiais policristalinos possuem diversas escalas de comprimento significativas, tendo seu comportamento macroscópico, em geral, controlado pelo seu comportamento no nível microscópico. Na escala microscópica, os materiais policristalinos não podem ser considerados homogêneos e isotrópicos, uma vez que as microestruturas apresentam variações locais em suas propriedades. Neste trabalho, a dependência de efeitos microestruturais no comportamento macroestrutural será estudada. O objetivo é estudar algumas técnicas de medição de deformação em diferentes escalas e comprovar que deformações macroestruturais refletem a média das deformações microestruturais. Para isso, serão verificados o funcionamento e aplicação da técnica de Correlação Digital de Imagens (DIC, em inglês), que compara um subconjunto de uma imagem de uma superfície do material antes e depois de uma deformação para medição do campo de deslocamentos e deformações, assim como a extensometria, que mede a deformação de um ponto do material através da variação de resistência elétrica de um pequeno fio colado em sua superfície. Através da análise de dados de deformação experimentais de DIC e extensometria pré-existentes, serão observadas as diferenças entre as deformações macro e microestruturais e as relações entre as diferentes escalas de comprimento. Para o desenvolvimento do trabalho, será feita uma pesquisa sobre técnicas clássicas e atuais de medição de deformações, como a extensometria capaz de fornecer valores macroscópicos médios de deformações e a correlação digital de imagens capaz de fornecer medições de campo de deformações em escalas variadas. Essas técnicas possibilitam estudar o comportamento macroscópico do material e sua dependência com as microestruturas locais. A partir da análise dos dados experimentais obtidos previamente, será comprovado que as deformações microestruturais são muito heterogêneas, que não possuem as mesmas propriedades em toda a sua extensão, com contornos de grãos atuando como concentradores de deformação. Com isso, a iniciação de trincas de fadiga poderá ser observada nos contornos de grãos e deformações de fluência se acumularão preferencialmente nos mesmos.

[en] Polycrystalline materials have several significant length scales, and their macroscopic behavior is generally controlled by their behavior at the micro-scopic level. On the microscopic scale, polycrystalline materials cannot be considered homogeneous and isotropic, since microstructures present local variations in their properties. In this work, the dependence of microstructural effects on macrostructural behavior will be studied. The objective is to study some techniques for measuring strain at different scales and prove that macrostructural strains reflect the average of microstructural strains. For this, the functioning and application of the Digital Image Correlation (DIC) technique will be verified, which compares a subset of an image of a mate-rial surface before and after a deformation to measure the displacement field. deformations and strains, as well as extensometry, which measures the deformation of a point in the material through the variation of electrical resistance of a small wire glued to its surface. Through the analysis of pre-existing experimental strain data from DIC and extensometry, the differ-ences between the macro and microstructural strains and the relationships between the different length scales will be observed. For the development of the work, research will be carried out on classical and current techniques for measuring strains, such as extensometry capable of providing macro-scopic mean values of strains and the digital correlation of images capable of providing field measurements of strains in varied scales. These tech-niques make it possible to study the macroscopic behavior of the material and its dependence on local microstructures. From the analysis of the ex-perimental data obtained previously, it will prove that the microstructural de-formations are very heterogeneous, that they do not have the same proper-ties throughout their extension, with grain boundaries acting as deformation concentrators. Thus, the initiation of fatigue cracks can be observed in the grain boundaries and creep deformations will preferentially accumulate in them.

RENATO BICHARA VIEIRA

2021-12-21

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.56716