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ORCID:  http://orcid.org/0009-0002-5530-6034
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
Title: Aplicação de redes neurais artificiais na estimativa de propriedades mecânicas de materiais a partir de ensaios de indentação
Author: Oliveira, Erick Tomáz
First Advisor: Assis, Pedro Augusto Queiroz de
First member of the Committee: Silva, Leonardo Rosa Ribeiro da
Second member of the Committee: Almeida, Luiz Fernando Maia de
Summary: O ensaio de indentação instrumentada é um método não destrutivo utilizado para avaliar as propriedades mecânicas de materiais. Esse ensaio consiste em aplicar uma força controlada na superfície do material por meio de uma ponta com alta dureza e formato geométrico específico. De posse dos dados de força e de profundidade de penetração do indentador na amostra, a determinação das propriedades mecânicas do material em análise pode ser realizada de diferentes maneiras. Neste trabalho, foi implementado um método de Inteligência Artificial (IA) para a identificação dos parâmetros da equação de Ludwik (expoente de encruamento $n$, coeficiente de resistência ao escoamento $K$, e limite de escoamento $\sigma_y$) que descreve a fase plástica da curva tensão-deformação de materiais. Com esse propósito, primeiramente, simulações foram realizadas para gerar um banco de dados com 10 360 combinações diferentes de $n$, $K$ e $\sigma_y$. Então, esse banco de dados foi dividido em três conjuntos distintos: Treinamento, validação e teste. O primeiro foi empregado para treinar três Redes Neurais Artificiais (RNAs) utilizadas para estimar $K$, $n$ e $\sigma_y$ a partir dos valores de força e profundidade da indentação simulada. Já o conjunto de treinamento foi usado para otimizar a arquitetura dessas redes. Por fim, o conjunto de teste avaliou a capacidade de generalização das RNAs desenvolvidas. Os resultados mostraram que o método de IA foi capaz de identificar o coeficiente de resistência e o limite de escoamento com boa precisão. No entanto, foi observado que o método não foi capaz de determinar com bons resultados o expoente de encruamento.
Abstract: Indentation testing is a non-destructive method used to evaluate the mechanical properties of materials. This test consists of applying a controlled force to the surface of the material through a tip with high hardness and a specific geometric shape. With the depth and force data, the determination of the mechanical properties of the material under analysis can be carried out in different ways. In this work, an Artificial Intelligence (AI) method was implemented to identify the parameters of the Ludwik equation that describes the plastic phase of the stress-strain curve of materials. For this purpose, first, simulations were performed to generate a database with 10 360 different combinations of hardening exponent $n$, strength coefficient $K$, and yield strength $\sigma_y$. Then, this database was divided into three distinct sets: Training, validation, and testing. The first was used to train three Artificial Neural Networks (ANNs) used to estimate $K$, $n$, and $\sigma_y$ from the data of the simulated indentation. The validation set was used to optimize the architecture of these networks. Finally, the test set evaluated the generalization ability of the developed ANNs. The results showed that the AI method was able to identify the coefficient of resistance and yield strength parameters of the Ludwik equation with good accuracy. However, it was observed that the method was not able to determine the hardening exponent with good results.
Keywords: Indentação
Instrumented Indentation Test
Redes Neurais Artificiais
Artificial Neural Networks
Elementos Finitos
Finite Element Method
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: OLIVEIRA, Erick Tomáz. Aplicação de redes neurais artificiais na estimativa de propriedades mecânicas de materiais a partir de ensaios de indentação. 2024. 35 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41309
Date of defense: 1-Feb-2024
Appears in Collections:TCC - Engenharia Mecatrônica

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