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[en] PREDICTION OF THE SHORT CRACKS EFFECT ON STRUCTURAL COMPONENTS / [pt] PREVISÃO DO EFEITO DAS TRINCAS CURTAS EM COMPONENTES ESTRUTURAISMARCO VINICIO GUAMAN ALARCON 14 April 2014 (has links)
[pt] A resistência a fadiga dos elementos estruturais pode ser limitada
pela presença de trincas curtas, as quais podem passar despercebidas
em inspeções não-destrutivas tradicionais. Para modelar o comportamento
dessas trincas pode-se utilizar o tamanho característico das trincas
curtas ao, proposto por El Haddad, Topper e Smith (ETS), que
permite ajustar adequadamente os dados experimentais do diagrama de
Kitagawa-Takahashi. Partindo do modelo ETS, neste trabalho se apresenta
o modelo do Gradiente de Tensão (GT), desenvolvido para prever o efeito
das trincas curtas que nascem em pontas de entalhes. Este modelo reconhece
que trincas podem ser facilmente geradas por fadiga em entalhes afiados,
que introduzem efeitos de concentração de tensão elevados nas suas pontas.
Mas devido ao alto gradiente de tensão que atua em torno das pontas desses
entalhes, as trincas curtas que deles emanam também podem parar de
crescer por fadiga após terem se propagado por uma pequena distância,
tornando-se assim trincas não-propagantes que podem ser toleradas
em serviço. Corpos de prova tipo C(T) modificados foram projetados
especificamente para estudar a geração e o crescimento inicial dessas trincas
em ensaios de fadiga, e usados para verificar experimentalmente as previsões
do modelo proposto. / [en] The fatigue strength of structural elements may be limited by the
presence of short cracks, which can not be detected with traditional
nondestructive inspections. The behavior of these cracks can be modeled
using the characteristic size of short cracks a0, proposed by El Haddad,
Topper and Smith (ETS), which allows one to properly adjust experimental
data from the Kitagawa-Takahashi diagram. Based on the ETS model, this
work presents the Stress Gradient (SG) model, developed to predict the
effect of short cracks that grow from the notch tips. This model considers
that cracks are easily generated due to fatigue in sharp notches, which
introduce high stress concentration effects at their tips. Because of the high
stress gradient acting at these notch tips, the short cracks can also stop to
grow by fatigue after having propagated through a small distance, thereby
becoming non-propagating cracks that can be tolerated in service. C(T)
modified specimens were specifically designed to study the generation and
initial growth of these cracks in fatigue tests, and used to experimentally
verify the predictions of the proposed model.
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[en] PREDICTION OF TOLERANCE TO SHORT CRACKS DEPARTING FROM NOTCHED SPECIMENS / [pt] PREVISÃO DA TOLERÂNCIA ÀS TRINCAS CURTAS QUE NASCEM DE ENTALHESGABRIELA CRISTINA PAIVA MARTINS 05 November 2020 (has links)
[pt] Para garantir que um componente estrutural resistirá ao longo de sua campanha operacional às trincas que podem não ter sido detectadas durante a última inspeção, é preciso estudar a tolerância aos defeitos nos componentes estruturais. As trincas longas podem ser modeladas por conceitos tradicionais da Mecânica da Fratura, mas as trincas curtas, em especial aquelas que partem de entalhes, não podem. O comportamento destas trincas curtas é modelado a partir do conceito do seu tamanho característico a0, proposto por El Haddad, Topper e Smith, que concilia o limite de iniciação de uma trinca por fadiga com o limiar de propagação das trincas longas. Para obtenção deste parâmetro, o limite de fadiga SL da liga de Al 6351-T6 é estimado por termografia e verificado extrapolando sua curva eN medida por procedimentos normalizados para uma vida útil muito longa. O limiar de propagação das trincas longas DeltaKth é medido através de ensaios padronizados. Por último, tamanhos de trincas em corpos de prova de geometrias diferentes são previstos por aproximações analíticas a partir dos campos de tensões à frente dos entalhes Sigma y(x)/Sigma n por Inglis e Creager e Paris. / [en] To guarantee the structural integrity of a component during its operational life, it is necessary to study the tolerances to defects. Long cracks may be modeled by traditional concepts of Fracture Mechanics, but short cracks, especially those that start from notches, cannot. The behavior of these short cracks is modeled on the concept of characteristic size a0, presented by El Haddad, Topper and Smith, which reconciles the initiation limit of a fatigue crack with the propagation threshold of the long crack. To obtain this parameter, the fatigue limit SL is estimated by thermography, and thereafter, the result of the Al 6351-T6 alloy, presented in this work, is verified by extrapolating its eN curve measured by standard procedures for a very long service life. The propagation threshold of long cracks Kth is measured by the standard test. Finally, crack sizes in specimens for different geometries are predicted by analytical approximations from the stress fields ahead of the notches by Inglis and Creager and Paris.
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