Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-02-19T17:37:41Z No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-03-02T17:58:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-02T17:58:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Os estudos teóricos e experimentais da mecânica da deformação de membranas têm sido objeto de uma extensa pesquisa nos últimos anos devido à sua aplicabilidade em diversos campos da ciência. A determinação das propriedades elásticas e viscoelásticas da membrana timpânica humana, a modelagem da parede celular e da pele, blindagens térmicas, habitats pressurizados no espaço, novas tecnologias para a angioplastia, modelagem de órgãos humanos como a bexiga e a mama e a construção de simuladores de cirurgia ilustram a vasta gama de aplicações das tecnologias de deformação e inflação de membranas. Por outro lado, a simulação da deformação de membranas para aplicações interativas exige que os tecidos moles reajam às forças aplicadas de forma estável e realista em tempo real. Uma solução analítica é uma boa escolha para soluções rápidas de objetos deformáveis, pois não precisa realizar grandes inversões de matriz, como é normalmente obrigatório em modelagens baseadas em outros métodos, como o método dos elementos finitos. Este estudo teve como objetivo medir experimentalmente a precisão de nossa abordagem analítica para a deformação de membranas, que consiste em calcular as configurações de equilíbrio de uma membrana elástica circular, 2D, tocada por uma sonda que se move na direção perpendicular à superfície. O estudo analítico e experimental da deformação da membrana foi realizado com a membrana fixada a uma fronteira circular e preenchida ou não com um líquido. A construção do aparato experimental foi baseada em dispositivos funcionais disponíveis na literatura especializada. Na modelagem da deformação foram considerados modelos desenvolvidos por pesquisadores do grupo de pesquisa em materiais da Universidade de Brasília, campus de Planaltina, adaptados para situação problema analisada no experimento. As comparações entre os resultados experimentais e os modelos analíticos mostraram excelente acordo, com erros experimentais da ordem de milímetros, a mesma precisão dos instrumentos de medida utilizados. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Theoretical and experimental studies of the mechanical deformation of membranes have been the subject of extensive research in recent years due to its applicability in various fields of science. The determination of the elastic and viscoelastic properties of human tympanic membrane modeling of cell wall and skin, heat shields, pressurized habitats in space, new technologies for angioplasty, modeling of human organs such as the bladder and breast and building simulators surgery illustrate the range of applications of membrane deformation and inflation technologies. On the other hand, the simulation of the deformation of membranes to interactive applications requires the soft tissues to respond to applied forces in a stable and realistic in real time. An analytical solution is a good choice for quick solutions of deformable objects, it does not need to perform large matrix inversions, as is normally required in modeling based on other methods such as the finite element method. This study aimed to experimentally measure the accuracy of our analytical approach to the deformation of membranes, which is to calculate equilibrium configurations of an elastic circular membrane, 2D, touched by a probe that moves in the direction perpendicular to the surface. The analytical and experimental study of the deformation of the membrane was performed with the membrane attached to a circular border and filled with a liquid or not. The construction of the experimental apparatus was based on functional devices available in the literature. In the modeling of the deformation were considered models developed by researchers from the group of materials research at the University of Brasilia, Campus Planaltina, tailored to the problem situation analyzed in the experiment. Comparisons between experimental results and analytical models showed excellent agreement with experimental errors of the order of millimeters, the same accuracy of the measuring instruments used. ______________________________________________________________________________________ RESUMEN / Los estudios teóricos y experimentales de la deformación mecánica de las membranas han sido objeto de una amplia investigación en los últimos años debido a su aplicabilidad en diversos campos de la ciencia. La determinación de las propiedades elásticas y viscoelásticas de modelado de la membrana timpánica humana de la pared celular y la piel, protectores de calor, hábitats a presión en el espacio, las nuevas tecnologías para la angioplastia, el modelado de los órganos humanos, tales como la vejiga y mama y la construcción de simuladores de cirurgía son ejemplos de la gama de aplicaciones de la deformación de la membrana y las tecnologías de inflación. Por otro lado, la simulación de la deformación de las membranas a las aplicaciones interactivas requiere que los tejidos blandos respondan a las fuerzas aplicadas de forma estable y realista y en un tiempo real. Una solución analítica es una buena elección para soluciones rápidas de objetos deformables, puesto que no hay que realizar grandes inversiones de matriz, como normalmente se requiere en el modelado basado en otros métodos tales como el método de elementos finitos. Este estudio tuvo como objetivo medir experimentalmente la veracidad de nuestro enfoque analítico para la deformación de las membranas, que consiste en calcular las configuraciones de equilibrio de una membrana circular elástica, 2D, tocado por una sonda que se mueve en la dirección perpendicular a la superficie. El estudio analítico y experimental de la deformación de la membrana se realizó con la membrana unida a un borde circular y lleno o no de un líquido. La construcción del aparato experimental se basó en los dispositivos funcionales disponibles en la literatura. En la modelización de la deformación se consideraron modelos desarrollados por investigadores del grupo de investigación de materiales en la Universidad de Brasilia, Campus Planaltina, adaptados a la situación del problema analizado en el experimento. Las comparaciones entre los resultados experimentales y los modelos analíticos mostraron una excelente concordancia, apenas com algunos errores experimentales de la orden de milímetros, la misma exactitud de los instrumentos de medición utilizados.