Simulação computacional de medidas estereológicas em estruturas de metal duro (WC-Co)

This work focuses on the creation and applications of a dynamic simulation software in order to study the hard metal structure (WC-Co). The technological ground used to increase the GPU hardware capacity was Geforce 9600 GT along with the PhysX chip created to make games more realistic. The software simulates the three-dimensional carbide structure to the shape of a cubic box where tungsten carbide (WC) are modeled as triangular prisms and truncated triangular prisms. The program was proven effective regarding checking testes, ranging from calculations of parameter measures such as the capacity to increase the number of particles simulated dynamically. It was possible to make an investigation of both the mean parameters and distributions stereological parameters used to characterize the carbide structure through cutting plans. Grounded on the cutting plans concerning the analyzed structures, we have investigated the linear intercepts, the intercepts to the area, and the perimeter section of the intercepted grains as well as the binder phase to the structure by calculating the mean value and distribution of the free path. As literature shows almost consensually that the distribution of the linear intercepts is lognormal, this suggests that the grain distribution is also lognormal. Thus, a routine was developed regarding the program which made possible a more detailed research on this issue. We have observed that it is possible, under certain values for the parameters which define the shape and size of the Prismatic grain to find out the distribution to the linear intercepts that approach the lognormal shape. Regarding a number of developed simulations, we have observed that the distribution curves of the linear and area intercepts as well as the perimeter section are consistent with studies on static computer simulation to these parameters.

Este trabalho versa sobre a criação e as aplicações de um software de simulação dinâmica para estudo da estrutura do metal duro (WC-Co). A base tecnológica utilizada para ampliação da capacidade de hardware foi a GPU Geforce 9600 GT com o chip Physx criada com o propósito de dar mais realismo aos jogos eletrônicos. O software simula a estrutura tridimensional do metal duro com o formato de uma caixa cúbica onde os carbetos de tungstênio (WC) são modelados como prismas triangulares e prismas triangulares truncados. O programa se mostrou eficiente em testes de verificação, desde cálculos de medidas de parâmetros como na capacidade de ampliação do número de partículas simuladas dinamicamente. Foi possível fazer uma investigação de parâmetros médios e de distribuições de parâmetros estereológicos utilizados para caracterizar a estrutura do metal duro através de planos de cortes. Nos planos de cortes das estruturas analisadas foram investigados os interceptos lineares, intercepto de área e perímetro de seção dos grãos interceptados e a fase ligante da estrutura através do cálculo do valor médio e da distribuição do livre caminho. Como a literatura é quase consensual que a distribuição dos interceptos lineares é lognormal e que isso sugere que a distribuição dos grãos na estrutura também seja lognormal, foi desenvolvida uma rotina no programa, que possibilitou uma investigação mais detalhada dessa questão. Foi observado que é possível, sob certos valores para os parâmetros que definem o formato e tamanho do grão prismático, encontrar distribuição de interceptos lineares que se aproximam do formato lognormal. Nas várias simulações desenvolvidas foi verificado que as curvas de distribuições de interceptos lineares, de área e perímetro de seção, estão de acordo com trabalhos na literatura de simulação computacional estática desses parâmetros.