Análise de propagação de trincas por meio da mecânica da fratura

AUTOR(ES)

Marcelo Lopes Martins Borges

DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo o estudo de uma metodologia baseada na aplicação dos fundamentos da Mecânica da Fratura para a análise de propagação de trincas em componentes mecânicos sujeitos à fadiga, visando a estimativa do tempo, ou número de ciclos, que um componente estrutural dura submetido à ação de carregamento cíclico ou variável com o tempo. A metodologia foi dividida em duas etapas: a primeira corresponde à análise global linear elástica da estrutura sem a presença de trincas baseada no método de elementos finitos (MEF) ou no método de elementos de contorno (MEC); enquanto na segunda etapa introduz-se uma trinca na estrutura e a análise de propagação de trinca simulada por meio do MEC. Apresentam-se três aplicações, sendo que primeira considerou a propagação de trinca em uma placa tracionada axialmente, cujos resultados foram comparados com soluções disponíveis em manuais da Mecânica da Fratura. A segunda aplicação referiu-se a um corpo de prova compacto de tração de ferro fundido nodular austemperado, sendo os resultados comparados com resultados experimentais de tese de doutorado desenvolvida por DIAS (2006). Observou-se que os valores experimentais superaram os valores obtidos numericamente, com tendência de aumento da diferença à medida que a trinca se propaga. A terceira aplicação consistiu num estudo de caso de um eixo de mandril, que fraturou após onze anos e oito meses de trabalho. O número de ciclos estimado para a propagação no eixo do mandril, considerando carregamento cíclico de amplitude constante, foi comparado com a vida estimada considerando a regra linear de danos cumulativos de Miner. A metodologia apresentada e testada neste trabalho mostrou-se viável para a estimativa da propagação de trincas em componentes estruturais com base na fundamentação da Mecânica da Fratura.

ASSUNTO(S)

engenharia de estruturas teses. mecânica da fratura. teses.

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