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Previous issue date: 2017-11-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ultrasound is a powerful tool used in modern medical and industrial applications. The
portability, applicability and ease of working with ultrasound, together with the fact
that it is a non-destructive technique and of lower costs, contribute to its use. Modernly,
thermoplastic polymer polymethylmethacrylate (acrylic) or PMMA has been used for
a variety of applications, from transparent aerospace components to medical-hospital
equipment. The study of PMMA’s acustoelasticity using ultrasonic methods allows the
indirect inspection of certain physical characteristics of this material. It is known that
acoustic waves are a ected by the characteristics of the medium, such as temperature,
texture and tension. The research was divided into three stages, the first one to analyze
the influence of temperature on the velocity of critically refracted longitudinal ultrasonic
waves (Lcr) in PMMA. For this, the transmission method was used for three di erent
frequencies. In the second, the structural anisotropy was evaluated using the acoustic
birefringence using the pulse-echo method. At this stage a rectangular sample was
fractured transversely and rejoined to simulate a symmetry break. The third and final
step was devoted to characterizing the acoustoelastic constants L22, L21 and L23 of
homogeneous samples by means of longitudinal and shear waves in the pulse-echo
mode and the application of an uniaxial force. The results with the waves Lcr showed a
significant influence of the temperature on the propagation velocity of the ultrasonic
waves, another factor of influence was the frequency of the transducers. On the other
hand, with acoustic birefringence it was possible to identify a great variation of this
magnitude near the fractured zone, that is, of greater anisotropy. The acoustoelastic
constants L22, L21 and L23 were characterized and an increase in the propagation time of
the ultrasound wave as a function of the strain was observed for the constants L22 and
L23. The constant L21 decreased the propagation time of the ultrasonic shear wave as a
function of the deformation. The ultrasonic techniques employed were relevant and
allowed to obtain new results not yet described in the literature. The characterization
of the acoustoelastic constants also made it possible to estimate the third order elastic
constants (l, m, n and A, B, C). The constants characterized in this research are important
to obtain a complete understanding of the elastic properties of polymethylmethacrylate. / O ultrassom é uma poderosa ferramenta empregada modernamente tanto em aplicações
médicas quanto industriais. A portabilidade, aplicabilidade e facilidade em se trabalhar
com ultrassom, aliado ao fato de ser uma técnica não-destrutiva e de custos mais
baixos, contribuem para sua utilização. Modernamente, o polímero termoplástico
polimetilmetacrilato (acrílico) ou PMMA tem sido utilizado para diversas aplicações,
desde componentes aeroespaciais transparentes a equipamentos médico-hospitalares. O
estudo da acustoelasticidade do PMMA empregando métodos ultrassônicos possibilita
a inspeção indireta de certas características físicas deste material. Sabe-se que as ondas
acústicas são afetadas pelas características do meio, como a temperatura, textura e
tensões. A pesquisa foi dividida em três etapas, a primeira dedicada a analisar a
influência da temperatura sobre a velocidade das ondas ultrassônicas longitudinais
criticamente refratadas (Lcr) noPMMA.Para isso, foi empregado o método de transmissão
para três frequências distintas. Na segunda, foi avaliada a anisotropia estrutural
empregando a birrefringência acústica por meio do método pulso-eco. Nesta fase uma
amostra retangular foi fraturada transversalmente e novamente unida para simular
uma quebra de simetria. A terceira e última etapa foi dedicada a caracterizar as
constantes acustoelásticas L22, L21 e L23 de amostras homogêneas por meio de ondas
longitudinais e cisalhantes no modo pulso-eco e a aplicação de uma força uniaxial. Os
resultados com as ondas Lcr mostraram influência significativa da temperatura sobre
a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas, outro fator de influência foi a
frequência dos transdutores. Por sua vez, com a birrefringência acústica foi possível
identificar uma grande variação dessa grandeza próxima a zona fraturada, ou seja, de
maior anisotropia. As constantes acustoelásticas L22, L21 e L23 foram caracterizadas e
observou-se um crescimento do tempo de propagação da onda de ultrassom em função
da deformação para as constantes L22 e L23. A constante L21 apresentou decréscimo do
tempo de propagação da onda cisalhante ultrassônica em função da deformação. As
técnicas ultrassônicas empregadas mostraram-se relevantes e possibilitaram a obtenção
de novos resultados ainda não descritos na literatura. A caracterização das constantes
acustoelásticas também possibilitou estimar as constantes elásticas de terceira ordem (l,
m, n e A, B, C). As constantes caracterizadas nesta pesquisa são importantes para se
obter uma completa compreensão das propriedades elásticas do polimetilmetacrilato.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8039 |
| Date | 17 November 2017 |
| Creators | Rezende, Ana Cláudia Barbosa |
| Contributors | Vieira, Sílvio Leão, Vieira, Sílvio Leão, Fagundes Neto, Marlipe Garcia, Silva, Jonas Oliveira da |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -5088589215393046129, 600, 600, 600, 600, -7705723421721944646, 9140982858537030970, 2075167498588264571 |
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