Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2026
Autor(a) principal: Cardoso, Matheus William Parmezani
Orientador(a): Canto, Rodrigo Bresciani lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/23664
Resumo: Castable refractories are indispensable in the basic industry due to their ability to maintain physicochemical properties at high temperatures. Owing to the quasi-brittle nature of these materials, crack initiation and propagation over prolonged service times are inevitable, and improving their durability can be achieved through the development of compositions that maximize resistance to crack propagation. Fracture energy, directly related to this resistance, can be obtained by the Wedge Splitting Test (WST). The Digital Image Correlation (DIC) technique is frequently used with the WST, as it enables non-contact full-field displacement measurements on the specimen. In this work, the repeatability of fracture energy was investigated for seven nominally identical specimens, and the spurious contribution introduced when energy is determined exclusively from testing machine data was quantified. For three WSTs exhibiting the highest repeatability, the efficiency of the experimental setup in transferring work to the specimens, the kinematics of the Load Transfer System (LTS), and the fracture process on both analyzed faces were also investigated. Results showed that measurements based on the vertical actuator displacement systematically overestimate fracture energy by approximately 8.4% relative to CMOD (Crack Mouth Opening Displacement)-based measurements obtained via DIC, with the overall system efficiency stabilizing at 92-93% during the final loading stages. The kinematic analysis demonstrated that the loose-component LTS exhibits globally stable behavior, with negligible sliding at the contacts and roller motion asymmetries below 5% of the final CMOD. Crack propagation showed a two-stage behavior: spatial advance of the crack front followed by progressive crack opening in the post-peak regime.
id SCAR_d51b1c17ef28fb8fd663c158c3e6cf1b
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23664
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Cardoso, Matheus William ParmezaniCanto, Rodrigo Brescianihttp://lattes.cnpq.br/1316268411830615Sciuti, Vinicius Fioccohttp://lattes.cnpq.br/0230261917656691http://lattes.cnpq.br/5847272027160205Morais, Mateus MotaLuz, Ana Paula dahttp://lattes.cnpq.br/5284457960648332http://lattes.cnpq.br/34703956412423742026-02-23T13:31:56Z2026-02-18CARDOSO, Matheus William Parmezani. Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23664.https://hdl.handle.net/20.500.14289/23664Castable refractories are indispensable in the basic industry due to their ability to maintain physicochemical properties at high temperatures. Owing to the quasi-brittle nature of these materials, crack initiation and propagation over prolonged service times are inevitable, and improving their durability can be achieved through the development of compositions that maximize resistance to crack propagation. Fracture energy, directly related to this resistance, can be obtained by the Wedge Splitting Test (WST). The Digital Image Correlation (DIC) technique is frequently used with the WST, as it enables non-contact full-field displacement measurements on the specimen. In this work, the repeatability of fracture energy was investigated for seven nominally identical specimens, and the spurious contribution introduced when energy is determined exclusively from testing machine data was quantified. For three WSTs exhibiting the highest repeatability, the efficiency of the experimental setup in transferring work to the specimens, the kinematics of the Load Transfer System (LTS), and the fracture process on both analyzed faces were also investigated. Results showed that measurements based on the vertical actuator displacement systematically overestimate fracture energy by approximately 8.4% relative to CMOD (Crack Mouth Opening Displacement)-based measurements obtained via DIC, with the overall system efficiency stabilizing at 92-93% during the final loading stages. The kinematic analysis demonstrated that the loose-component LTS exhibits globally stable behavior, with negligible sliding at the contacts and roller motion asymmetries below 5% of the final CMOD. Crack propagation showed a two-stage behavior: spatial advance of the crack front followed by progressive crack opening in the post-peak regime.Concretos refratários são indispensáveis na indústria de base por manterem suas propriedades físico-químicas em altas temperaturas. Devido à natureza quase frágil desses materiais, o surgimento de trincas ao longo do tempo de uso é inevitável, e o aumento de sua durabilidade pode ser alcançado por meio do desenvolvimento de composições que maximizem a resistência à propagação de trincas. A energia de fratura, diretamente relacionada a essa resistência, pode ser obtida pelo Ensaio de Fratura pelo Método da Cunha (EFMC). A técnica de Correlação de Imagens Digitais (CID) é frequentemente utilizada em conjunto com o EFMC por possibilitar a medição de campos de deslocamento sem contato com o Corpo de Prova (CP). Neste trabalho, investigou-se a repetibilidade da energia de fratura para sete CPs nominalmente idênticos e calculou-se a parcela espúria introduzida quando a energia é determinada exclusivamente a partir dos dados da máquina de ensaios. Para três EFMCs com maior repetibilidade, investigou-se também a eficiência do aparato experimental na transferência de trabalho, a cinemática do Sistema de Transferência de Carga (STC) e o processo de fratura nas duas faces analisadas. Os resultados mostraram que medições baseadas no deslocamento vertical do travessão superestimam sistematicamente a energia de fratura em cerca de 8,4% em relação às medições via CMOD (deslocamento de abertura da boca da trinca, do inglês Crack Mouth Opening Displacement) obtidas por CID, com a eficiência global do sistema estabilizando-se em 92-93% nos estágios finais. A análise cinemática demonstrou que o STC de componentes soltos apresenta comportamento globalmente estável, com deslizamento desprezível e assimetrias de movimento dos roletes inferiores a 5% do CMOD final. A propagação de trinca evidenciou comportamento em dois estágios: avanço espacial da frente de trinca seguido de abertura progressiva pós-pico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo: 88887.952523/2024-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS9. Indústria, Inovação e InfraestruturaConcreto refratárioEnsaio de Fratura pelo Método da CunhaCorrelação de Imagens DigitaisCinemáticaEstudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitaisKinematic analysis of the wedge splitting test assisted by digital image correlationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdfMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdfapplication/pdf19834220https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/aeb46e3a-42bf-4dd1-bf05-c3d9eb8574ee/download3246e45977941f41500049bc3457e29fMD52trueAnonymousREADTEXTMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdf.txtMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain103390https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b01bf68a-28d1-4eb0-b19b-14f0ae53817b/download9eedef3cb3414deb4f3f5c7a152aeeb1MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdf.jpgMatheus William Parmezani Cardoso - Dissertação.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4363https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/40cf734d-02bf-4d4e-aaf2-4857e38fccbc/downloadc639ab7d4f35812d9850da8a94b91e8eMD56falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b4f2dc49-ff15-4b3d-a143-b4ea25d67fe7/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/236642026-02-24T03:06:09.677186Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23664https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222026-02-24T03:06:09Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
dc.title.alternative.none.fl_str_mv Kinematic analysis of the wedge splitting test assisted by digital image correlation
title Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
spellingShingle Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
Cardoso, Matheus William Parmezani
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
Concreto refratário
Ensaio de Fratura pelo Método da Cunha
Correlação de Imagens Digitais
Cinemática
9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
title_short Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
title_full Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
title_fullStr Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
title_full_unstemmed Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
title_sort Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais
author Cardoso, Matheus William Parmezani
author_facet Cardoso, Matheus William Parmezani
author_role author
dc.contributor.authorlattes.none.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5847272027160205
dc.contributor.referee.none.fl_str_mv Morais, Mateus Mota
Luz, Ana Paula da
dc.contributor.refereeLattes.none.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5284457960648332
http://lattes.cnpq.br/3470395641242374
dc.contributor.author.fl_str_mv Cardoso, Matheus William Parmezani
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Canto, Rodrigo Bresciani
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1316268411830615
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Sciuti, Vinicius Fiocco
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0230261917656691
contributor_str_mv Canto, Rodrigo Bresciani
Sciuti, Vinicius Fiocco
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
topic ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
Concreto refratário
Ensaio de Fratura pelo Método da Cunha
Correlação de Imagens Digitais
Cinemática
9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.por.fl_str_mv Concreto refratário
Ensaio de Fratura pelo Método da Cunha
Correlação de Imagens Digitais
Cinemática
dc.subject.ods.none.fl_str_mv 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
description Castable refractories are indispensable in the basic industry due to their ability to maintain physicochemical properties at high temperatures. Owing to the quasi-brittle nature of these materials, crack initiation and propagation over prolonged service times are inevitable, and improving their durability can be achieved through the development of compositions that maximize resistance to crack propagation. Fracture energy, directly related to this resistance, can be obtained by the Wedge Splitting Test (WST). The Digital Image Correlation (DIC) technique is frequently used with the WST, as it enables non-contact full-field displacement measurements on the specimen. In this work, the repeatability of fracture energy was investigated for seven nominally identical specimens, and the spurious contribution introduced when energy is determined exclusively from testing machine data was quantified. For three WSTs exhibiting the highest repeatability, the efficiency of the experimental setup in transferring work to the specimens, the kinematics of the Load Transfer System (LTS), and the fracture process on both analyzed faces were also investigated. Results showed that measurements based on the vertical actuator displacement systematically overestimate fracture energy by approximately 8.4% relative to CMOD (Crack Mouth Opening Displacement)-based measurements obtained via DIC, with the overall system efficiency stabilizing at 92-93% during the final loading stages. The kinematic analysis demonstrated that the loose-component LTS exhibits globally stable behavior, with negligible sliding at the contacts and roller motion asymmetries below 5% of the final CMOD. Crack propagation showed a two-stage behavior: spatial advance of the crack front followed by progressive crack opening in the post-peak regime.
publishDate 2026
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2026-02-23T13:31:56Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2026-02-18
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv CARDOSO, Matheus William Parmezani. Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23664.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.14289/23664
identifier_str_mv CARDOSO, Matheus William Parmezani. Estudo da cinemática do ensaio de fratura pelo método da cunha com auxílio da técnica de correlação de imagens digitais. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23664.
url https://hdl.handle.net/20.500.14289/23664
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/aeb46e3a-42bf-4dd1-bf05-c3d9eb8574ee/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b01bf68a-28d1-4eb0-b19b-14f0ae53817b/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/40cf734d-02bf-4d4e-aaf2-4857e38fccbc/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b4f2dc49-ff15-4b3d-a143-b4ea25d67fe7/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 3246e45977941f41500049bc3457e29f
9eedef3cb3414deb4f3f5c7a152aeeb1
c639ab7d4f35812d9850da8a94b91e8e
fba754f0467e45ac3862bc2533fb2736
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv repositorio.sibi@ufscar.br
_version_ 1859391320255102976