00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Acoplamento entre modelos de otimização geométrica de sistemas particulados e a micromecânica dos campos médios para análise multiescala de compósitos cimentícios multifásicos
Título(s) alternativo(s): Coupling between geometric optimization models of particulate systems and mean-fields micromechanics for multiscale analysis of multiphase cementitious composites
Autor(es): Silva, Rodrigo Mero Sarmento da
Primeiro Orientador: Barboza, Aline da Silva Ramos
metadata.dc.contributor.referee1: Almeida, Francisco Patrick Araújo
metadata.dc.contributor.referee2: Cavalcante, Márcio André Araújo
metadata.dc.contributor.referee3: Paccola, Rodrigo Ribeiro
metadata.dc.contributor.referee4: Angulo, Sérgio Cirelli
Resumo: O concreto em sua macroescala pode ser considerado como um material homogêneo, inclusive sendo ensaiado como tal, contudo, ao se reduzir sua escala o mesmo possui fases inerentes a cada nível. Modelar o concreto sempre foi um grande desafio, devido a toda complexidade desse material cimentício, apesar disso propostas surgem constantemente, como, por exemplo, a homogeneização por micromecânica. A micromecânica dos campos médios tem em sua fundamentação básica a homogeneização de compósitos bifásicos, compostos por inclusões imersas em uma matriz infinita. De fato, em uma escala macroscópica pode-se entender o concreto como sendo composto simplificadamente por inclusões (agregados graúdos) imersas em uma matriz (argamassa), sendo por muitas vezes modelado nessa configuração macro. No entanto, é sabido que existem mais fases que precisam ser avaliadas para se conseguir um resultado mais próximo dos ensaios de laboratório, como exemplo pode ser citado a zona de transição interfacial. Além da modelagem, pode-se afirmar que a indústria da construção civil busca maximizar as propriedades do concreto, sendo uma ideia inicial buscar o empacotamento dos sistemas particulados (inclusões) minimizando a fase dispersa (matriz). Diante desse campo aberto, o presente trabalho desenvolve uma metodologia multiescala avaliando a precisão de modelos bifásicos e modelos de múltiplas fases com ensaios experimentais encontrados na literatura. Para maximização das propriedades mecânicas do concreto, desenvolve-se uma metodologia que acopla modelos de otimização de sistemas particulados a modelos de homogeneização de compósitos. Toda estratégia supracitada foi construída em um framework orientado a objetos composto por um conjunto de classes projetadas para resolução dos problemas desacoplados: homogeneização e empacotamento, bem como em problemas que envolvem as duas metodologias conjuntas. O framework desenvolvido considera padrões de projetos e uma arquitetura que possibilita a diversificação de problemas sem a necessidade de alteração na codificação base, tirando proveito dos paradigmas de herança, encapsulamento, polimorfismo implícito nesse tipo de arquitetura de programação. Os resultados obtidos com a modelagem multiescala e o acoplamento entre as técnicas confirmam a maximização das propriedades mecânicas quando se otimiza os sistemas particulados.
Abstract: On a macro scale, concrete can be considered a homogeneous material and has even been tested as such. However, when its scale is reduced, it exhibits inherent phases at every level. Modeling concrete has always been a major challenge due to the complexity of this cementitious material, yet proposals such as homogenization by micromechanics are always made. Mean-field micromechanics is based on the homogenization of two-phase composites consisting of inclusions immersed in an infinite matrix. At the macroscopic level, concrete can be understood simply as a composition of inclusions (coarse aggregates) in a matrix (mortar) and is often modeled in this macro configuration. However, it is known that there are other phases that need to be evaluated to obtain a result closer to laboratory tests, such as the interfacial transition zone. In addition to modeling, it can be said that the construction industry is trying to maximize the properties of concrete, with an initial idea to seek the packaging of particle systems (inclusions) that minimizes the dispersed phase (matrix). Given this open field, the present work develops a multiscale methodology that evaluates the accuracy of biphasic models and multiphase models with experimental tests from the literature. In order to maximize the mechanical properties of concrete, a methodology is developed that combines optimization models of particle systems with models of homogenization of composite materials. The entire above strategy has been built on an object-oriented framework consisting of a set of classes designed to solve decoupled problems: homogenization and packaging, as well as problems involving the two common methods. The developed framework considers design patterns and an architecture that allows diversification of the problems without changing the base coding, using the paradigms of inheritance, encapsulation and polymorphism included in this type of programming architecture. The results obtained with the multiscale modeling and the coupling between the techniques confirm the maximization of the mechanical properties in the optimization of the particle systems.
Palavras-chave: Micromecânica
Materiais compósitos
Modelagem multiescala
Acoplamentos
Cementitious composite materials
Optimization of particulate systems
Micromechanics
Coupling
Multiscale
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: SILVA, Rodrigo Mero Sarmento da. Acoplamento entre modelos de otimização geométrica de sistemas particulados e a micromecânica dos campos médios para análise multiescala de compósitos cimentícios multifásicos. 2023. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11967
Data do documento: 22-dez-2022
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