Tomographic computational tool for concrete discontinuities identification using ultrasonic testing with synthetic data / Ferramenta informática tomográfica para identificação de descontinuidades do betão utilizando testes ultra-sónicos com dados sintéticos

The presence of pathologies in concrete structures is a major problem for civil engineering, in particular when they are not located on the object surface. In this regard, digital tomographic reconstruction techniques have proved to be a great ally for the study of the internal structure of materials. Thus, this work aims to develop a computational tool combining tomographic techniques with the ultrasonic pulse velocity test to identify non-homogeneities within concrete structures. With this aim, the essential mathematical background for a better understanding of the tomographic problem, and the necessary steps for computational implementation are presented. The tomographic reconstruction algorithm was implemented in MatLab. To verify the effectiveness of the developed code, six simulated specimens were used representing internal sections of elements with discontinuities of different sizes and locations. Pulse propagation time vectors have been developed for horizontal, vertical, and composite reading configurations. To study the mesh dependency, meshes of 5cm x 5cm and 2.5cm x 2.5cm were used. The developed algorithm was able to create tomograms of the internal structure of the proposed elements. The results obtained both in terms of location and dimensioning of the discontinuities were best represented by the 2.5cm x 2.5cm mesh

Técnicas de Matriz Resposta com Aproximações de Baixa Ordem Aplicadas a Problemas de Transporte de Fótons

Radiative transfer and photon transport problems are frequently encountered in various fields of science and engineering, ranging from computerized tomography and radiotherapy to astrophysics, non-destructive testing of materials, radiological protection, among other domains. Challenges persist in this field, including the need for more accurate and comprehensive data, the incorporation of more realistic and complex geometries, and the development of efficient algorithms to solve the photon transport equation as a mathematical model. This work introduces approaches that employ response matrix techniques with low-order approximations to address problems related to photon transport. Specifically, the Response Matrix - Nodal Constant (RM-CN) and Response Matrix - Full Linear Nodal (RM-FLN) methods are presented, considering the isotropic phase function in Cartesian two-dimensional geometry, gray atmosphere, and the discrete ordinates (SN) formulation of the photon transport equation. The performance of the methods is evaluated in terms of accuracy by solving a model problem. Both response matrix methods generate accurate results for coarse spatial discretization grids, with the best results reported by the RM-FLN method. However, the computational cost is higher when compared to the RM-CN method for the same spatial discretization grid. Finally, the discrete ordinates formulation correctly models the wave effects generated between the absorbing regions of the problem, and ray effects are mitigated as the angular order of the formulation increases.Problemas relacionados à transferência radiativa e ao transporte de fótons são comumente encontrados em diversas disciplinas científicas e campos da engenharia, abrangendo desde a tomografia computadorizada e radioterapia até a astrofísica, testes não destrutivos de materiais e proteção radiológica, entre outras áreas. Ainda enfrentamos desafios nesse domínio, tais como a necessidade de dados nucleares mais precisos e abrangentes, a inclusão de geometrias realistas e complexas, e o desenvolvimento de algoritmos eficientes para resolver a equação de transporte de fótons como modelo matemático. Neste estudo, são introduzidas abordagens que empregam técnicas de matriz resposta com aproximações de baixa ordem para lidar com problemas relacionados ao transporte de fótons. Especificamente, são apresentados os métodos de Matriz Resposta - Constante Nodal (RM-CN) e Matriz Resposta - Nodal Linear Pleno (RM-FLN), considerando a função de fase isotrópica em geometria bidimensional Cartesiana, atmosfera cinza e formulação de ordenadas discretas (SN) da equação de transporte de fótons. Avaliamos o desempenho desses métodos em termos de precisão ao resolver um problema modelo. Ambos os métodos de matriz de resposta produzem resultados altamente precisos mesmo em grades de discretização espacial mais amplas, sendo que os resultados mais promissores foram obtidos com o método RM-FLN. No entanto, é importante observar que o custo computacional é mais elevado em comparação com o método RM-CN para a mesma grade de discretização espacial. Finalmente, a formulação de ordenadas discretas efetivamente modela os efeitos de onda gerados entre as regiões absorventes do problema, e os efeitos de raios são mitigados na medida que aumenta a ordem da quadratura angular

Modelos de regressão aplicados na caracterização de argamassas leves contendo agregados não convencionais de EVA e fibras de piaçava

A indústria da construção civil tem um grande potencial para a reciclagem de resíduos mediante a incorporaçãodesses materiais como agregados. O resíduo de EVA (Etileno-Acetato de Vinila) vem sendo utilizadocomo uma alterativa na produção de compósitos cimentícios leves em conjunto com fibras vegetais de Attaleafunifera Martius (piaçava), como reforço. Neste trabalho, procurou-se modelar as propriedades mecânicasde resistência à compressão, resistência à tração e módulo de deformação de argamassas contendo agregadosnão convencionais como EVA e fibras de piaçava. Foi utilizado um modelo de regressão polinomial com trêsvariáveis explicativas para modelar cada propriedade mecânica, utilizando como variáveis independentes asporcentagens de EVA e fibras presentes na mistura, e a relação água/cimento do material. A qualidade deajuste dos modelos foi avaliada por meio de testes hipótese, e por critérios estatísticos, dentre deles Shapiro-Wilk, Durbin-Watson, Breusch-Pagan, coeficientes de determinação R2 e critério PRESS (Prediction ErrorSum of Squares). Os resultados indicam que os modelos construídos reproduzem satisfatoriamente o comportamentodo material. Por meio de simulações realizadas com os modelos propostos, constatou-se que a fibrade piaçava pode ser utilizada como reforço para melhorar as propriedades de resistência à tração e módulo dedeformação para a argamassa, dessa forma, foi possível identificar uma proporção ótima entre os agregados.Palavras-chave: Modelos de Regressão, Análise Multivariada, Resistência Mecânica, Argamassa Leve