[pt] A partir das equações de Williams e Creager foi desenvolvido um método híbrido, que acopla fotoelasticidade a um método numérico-computacional para determinação a dos fatores de intensificação de tensões (FIT) em placas planas sujeitas aos Modos I e II de abertura, com ou sem arredondamento na raiz do entalhe. Às equações propostas acopla-se um polinômio completo que representa uma tensão não-singular (sigma). Assim feito é possível a determinação dos coeficientes KI, KI e termos de sigma. Três programas de computador foram desenvolvidos para as formulações (Williams ou Creager): O primeiro: a partir da configuração das franjas isocromáticas, obtém-se KI e KII e os termos relativos à tensão não singular. O segundo: o desvio relativo a cada ordem de franja é determinado a partir dos termos acima. O terceiro: a partir dos valores determinados regenera-se as franjas isocromáticas para compara-las com as originais. As formulações foram testadas em modelos de barras com trincas e entalhes (com e sem arredondamento na raiz) e seus resultados comparados com dados disponíveis na literatura. Os fatores de influência na determinação de KI e KII, estudados foram: a quantidade de pontos e o ângulo delimitador da região de coleta de dados, bem como a influência dos termos referentes ao campo não singular e alguns aspectos do método numérico implementado. Como aplicação estudou-se o caso do corpo de prova tipo Charpy, onde, a partir das equações de Creager e dos valores de KI e KII assim determinados, pôde-se obter o valor de Kt para uma dada geometria. / [en] A hybrid method coupling photoelasticity to a numerical-computational method which implements the William s (modes I and II) and Creager s (mode I) equations has been developed to determine the mixed-mode stress intensity factors in sharp notches and blunt cracks. The equations take into account the presence or not of a radius in the tip of the notch. To the proposed equations was added a complete polynomial, which represents the non-singular stress field. Three computational programs were developed for both formulations (William s and Creager): one to determine KI, KII and the non-singular terms, the second to evaluate the error between the actual situation and the results obtained and the third to regenerate the isochromatic fringes. The method has been tested in bars with cracks and notches (taking or not into account the existence of the radius at the depth of the notch) and the results were compared to experimental and analytical data found in the literature. Factors which have influence on the determination of KI, KII, were discussed: the number of data points and sector angle where those points are collected as well as the influence of the number of non-singular terms and some aspects of the numeric method. Two applications were studied: Charpy type test specimen under tension and bending and a beam with deep simetrycal grooves. With the values of KI and KII obtained by the Creager s equations one can determine the valeu of sigma x and sigma y in the analyzed situation, as well as the Kt value.

[pt] Foram determinados experimentalmente fatores de concentração de tensões teóricos para placas e eixos com entalhes simétricos e circunferenciais em U sujeitos à combinação de esforços de flexão e tração, para as placas e, flexão e torção para os eixos. Os fatores obtidos foram plotados em gráficos para comparação com fatores determinados aplicando-se o princípio da superposição. Foram utilizadas as relações geométricas D / d = 1,5; 1,25; 1,10 e r/d = 0,30; 0,25; 0,20 para as placas. Para os eixos utilizaram-se apenas as relações 0/d = 1,3 e r/d = 0,25. Também foram obtidos fatores de concentração de tensões para os esforços puros e seus valores comparados com resultados já publicados. Os resultados para as placas foram obtidos a partir da fotoelasticidade bidimensional. Foi empregado o método fotoelástico tridimensional de congelamento de tensões para os eixos. Neste caso, os modelos foram cortados em finas fatias para separação das tensões. Para o estudo tridimensional foi utilizado um material desenvolvido no laboratório de Fotomecanica da PUC-RJ. / [en] Theoretical stress concentration factors were determined experimentally for bars and shafts with symmetrical and circunferential U – shaped grooves subjected to combinations of bending – tension loads for the bars and bending – torsion loads for the shafts. The stress concentration factors obtained were plotted to compare with the factors determined by application of the superposition effects. The geometric relations used for the bars were Dd = 1,5; 1,25; 1,10 and rd = 0,30; 0,25; 0,20. The geometric relations used for the shafts were Dd = 1,3 e rd = 0,25. The stress concentration factors were also determined for single loaded specimens and they were compared wuth data already published. The stress concentration factors for the bars were determined by the two – Dimensional photoelastic method. In the case of the shafts they were determined by the three – Dimensional photoelastic Method of stress Freezing. In this method, the models developed in the laboratory of Photomechanics of the Universidade Católica.

[pt] A técnica de correlação digital de imagens (Digital Image Correlation, DIC) é uma técnica óptica de campo global que consiste na análise de imagens da superfície de um espécime antes e após seu carregamento para determinação de campos de deslocamentos e deformações. Neste trabalho foram usados um sistema DIC estereoscópico convencional 3D, para aplicações em campos de visão (macro) da ordem de 200mmx200mm, e um sistema DIC estereomicroscópico 3D, para aplicações em áreas tão pequenas quanto 1mm quadrado. Para a análise de deformações em campos com dimensões tão diferentes precisou-se desenvolver uma metodologia para controlar parâmetros da técnica DIC, tais como dimensões de pontos (speckles) impressos no espécime e tamanhos de subsets e steps usados para a correlação das imagens captadas. A seleção dos problemas estruturais para aplicação da técnica levou em conta não só a diversidade destes, como também o pioneirismo das aplicações de DIC a problemas nos quais podem ser gerados resultados que melhor ajudem na compreensão de suas facetas específicas. Assim, a técnica foi aplicada à medição de deformações em tubos com defeitos por suas vantagens de medição de grandes deformações e de visualização de regiões de interesse, sob a forma de campos globais de deformações. Na área de determinações de propriedades mecânicas de materiais compósitos, foram realizadas medições em espécimes não convencionais de resina epóxi reforçados por fibras de carbono ou fibras de vidro para determinação de suas propriedades elásticas. Por fim, foram realizadas medições em um espécime Compact Tension Specimen CTS de aço grau API 5LX60 contendo uma trinca e em espécimes com entalhes profundos (concentrações de tensões) constituídos por materiais distintos (policarbonato e alumínio), para obtenção de campos de deslocamentos e de deformações elastoplásticas. Nestas aplicações os resultados obtidos com a técnica DIC foram comparados com aqueles obtidos com modelos de elementos finitos (EF), com medições com extensômetros de resistência elétrica (strain gages) e com resultados analíticos publicados na literatura. Levando-se em conta as comparações feitas, a grande maioria dos experimentos realizados pode ser considerada satisfatória. Ao longo da tese foram descritas as adaptações, considerações e boas práticas consideradas necessárias para obtenção de bons resultados nas diferentes medições e para os diferentes aparatos experimentais utilizados. Estas recomendações serão bastante úteis para medições futuras ou mesmo para auxiliar na avaliação de confiabilidade de alguns resultados apresentados na literatura especializada. / [en] The digital image correlation (DIC) technique is a global field optical technique that consists in the analysis of images taken from the surface of a specimen before and after being subjected to a load, in order to determine displacement and strain fields. In the current work, both conventional 3D stereoscopic and micro-stereoscopic DIC systems were used, the former for applications in macroscopic fields of view (of the order of 200mm x 200mm), and the latter for applications in surface areas as small as 1mm square. For strain analysis in fields with such varied dimensions, the development of a methodology to control some parameters of the technique was required. Among the parameters to be controlled were dimensions of speckles printed on the specimen and size of the subsets and steps used in the image correlation procedure. The selection of structural problems to be analyzed by the DIC technique took into account not only diversity, but also the pioneering aspect in terms of DIC application to problems which can generate results that lead to a better comprehension of its specific issues. Hence, the technique was applied to the measurement of global strain fields in defective tubes, due to the advantages in measuring large strains and visualizing the regions of interest in such cases. For determination of the mechanical properties of composite materials, measurements were performed in non-conventional specimens made of epoxy resin and reinforced by carbon or glass fibers for evaluation of its elastic properties. Finally, measurements in a cracked Compact Tension Specimen (CTS) with degree of steel API 5LX60 and in specimens with deep notches (stress concentration) consisting of different materials (polycarbonate and aluminum) were carried out for estimation of displacement fields and elastoplastic strains. For those applications, the results were compared with those obtained from finite element models, from strain gages, and also with analytical results from the literature. Taking into account such comparisons, it can be said that the great majority of the experimental measurements was satisfactory. Throughout the current manuscript, the required adaptations, good practices needed to achieve reliable results from the different types of measurement and experimental apparatus, as well as other considerations, were carefully described. These recommendations will be quite useful for future measurements, or even to assist in the evaluation of the reliability of certain results presented in the specialized literature.