Previsão da Vida de Propagação à Fadiga

Palavras-chave: Propagação de fendas por fadiga,Fecho de fenda induzido por deformação plástica,Método dos elementos finitos,Parâmetros não lineares de extremidade de fenda

A fadiga é responsável pela maioria das falhas em componentes e estruturas solicitadas  ciclicamente. Este dano dos materiais compreende as fases de iniciação e de propagação de  fenda. No âmbito da propagação, o fenómeno de fecho de fenda é um mecanismo extrínseco  que consiste no contacto das faces da fenda, o que tem um efeito protector sobre a  extremidade da fenda, melhorando a resistência à fadiga. O fecho de fenda induzido por  deformação plástica (PICC), está intimamente ligado com a deformação monótona  (promovida pela carga máxima do ciclo de carga, Kmax), e a deformação inversa (promovida  pela gama de carga, K), que acontecem na extremidade da fenda durante o carregamento e  descarregamento, respectivamente.  .  Este estudo centra-se no fecho de fenda induzido por deformação plástica (PICC). O objectivo  principal do presente estudo numérico é a previsão de valores fiáveis do PICC, em materiais  metálicos, pela influência que vão ter na Previsão da Vida de Propagação à Fadiga.  Pretende-se melhorar a compreensão dos mecanismos subjacentes ao PICC, particularmente a  geração da onda plástica residual. Propõe-se estabelecer uma correlação entre o parâmetro yp  (deformação plástica vertical perpendicular ao flanco da fenda) e o nível de fecho.  Considerando que yp é o parâmetro que controla o efeito do campo plástico residual no nível  de fecho, desenvolve-se um modelo empírico de previsão do nível de fecho de fenda induzido  por deformação plástica (PICC). Além disso, estuda-se o efeito dos parâmetros numéricos,  nomeadamente a malha de elementos finitos; a propagação necessária para estabilização; o  número de ciclos de carga entre propagações e o parâmetro numérico utilizado para  quantificar o nível de fecho. Os modelos numéricos apresentam um comportamento transiente  no início da propagação, que tem a ver com a formação da onda plástica residual. Pretende-se  quantificar e compreender a propagação mínima, Δastb, necessária para obter valores de fecho  de fenda estabilizados. São propostas duas estratégias para acelerar a estabilização.  Desenvolve-se um estudo aprofundado do Método das Forças de Contacto ao longo dos  flancos da fenda para a análise do fecho de fenda induzido por deformação plástica (PICC).  Faz-se ainda uma Análise da Sensibilidade. Finalmente, estuda-se o efeito de diferentes  parâmetros físicos no nível de fecho de fenda. Desenvolve-se um modelo para quantificar o efeito dos parâmetros de carga no fecho de fenda induzido por deformação plástica (baseado  em Kmax e K). Faz-se um estudo aprofundado do efeito de Sobrecargas, procurando  compreender os mecanismos subjacentes às variações observadas. De salientar que as  sobrecargas podem ser utilizadas para prolongar a vida de fadiga.  Resultados experimentais da literatura permitem constatar que o modelo de previsão, que liga  a deformação plástica residual ao nível de fecho de fenda, e o modelo para quantificar o efeito  dos parâmetros de carga no PICC, baseado em Kmax e K, apresentam resultados muito  interessantes. O factor de intensidade de tensões controla os parâmetros não lineares de  extremidade da fenda. O contacto dos flancos da fenda, isto é, o PICC, tem uma grande  influência nos parâmetros não lineares de extremidade de fenda, que é suposto controlarem a  propagação de fenda. O contacto decresce os valores dos diferentes parâmetros não lineares.  De acordo com o conceito de fecho de fenda, a lei de Paris deve ser modificada, substituindo  a gama do factor de intensidade de tensão K, pelo seu valor efectivo Kef: Verificou-se que o  melhor parâmetro numérico para quantificação do nível de fecho, foi o obtido com a análise  da compliance remota. O Fecho de fenda melhora a vida de propagação à Fadiga.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias