Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama/Faculdade de Tecnologia, Programa de Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-23T16:26:58Z No. of bitstreams: 1 2013_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 4563571 bytes, checksum: 6bd94877f1d842084e9c98ac5f455917 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-23T18:22:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 4563571 bytes, checksum: 6bd94877f1d842084e9c98ac5f455917 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-23T18:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_MarcusViníciusCostaSá.pdf: 4563571 bytes, checksum: 6bd94877f1d842084e9c98ac5f455917 (MD5) / Este trabalho avaliou a influência da razão de carregamento, R, sobre a distância crítica do aço martensítico ASTM A743 CA6NM. Nesse sentido, foram conduzidos dez ensaios válidos de propagação de trincas com controtole de ΔK, segundo a norma ASTM E647, com fins de obter os valores do limiar de propagação de trincas, ΔKth, em corpos de prova do tipo C(T). As razões utilizadas foram R=0,05; 0,1; 0,33; 0,5 e 0,66. Avaliou-se também a influência de R sobre o limite de resistência a fadiga segundo a abordagem S-N, para as seguintes razões: -1; - 0,66; -0,33; 0; 0,33 e 0,66 . Com base nesses valores obtidos experimentalmente, foi possível, relacionar a distância crítica e R, segundo o método do ponto. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present work evaluated the influence of the load ratio, R, on the critical distance of the ASTM A743 CA6NM martensitc alloy steel. In this way, ten valid crack growth tests were conducted controlling the range of stress intensity factor, ΔK, according to the standard ASTM E 647, in order to find the value of ΔKth, using compact tension specimens, C(T). Fatigue crack growth tests were conducted in the following ratio levels R=0,05; 0,1; 0,33; 0,5 e 0,66. The influence of R on the fatigue limit resitence of this material was also evaluated, according to the stress-life approach, in the following ratio levels: -1; -0,66; -0,33; 0; 0,33 and 0,66 . Based on these values, it was possible to correlate the R and the critical distance, using the Point Method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama/Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-12-03T22:23:54Z No. of bitstreams: 1 2013_ErichDouglasDeSouza.pdf: 3052955 bytes, checksum: b4a902623d18a1af03bbecbbce327fa3 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2013-12-10T18:33:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_ErichDouglasDeSouza.pdf: 3052955 bytes, checksum: b4a902623d18a1af03bbecbbce327fa3 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-10T18:33:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_ErichDouglasDeSouza.pdf: 3052955 bytes, checksum: b4a902623d18a1af03bbecbbce327fa3 (MD5) / Este trabalho apresenta a implementação de métodos de confiabilidade sob componentes mecânicos sujeitos a falha por fadiga. A aplicação destes métodos foi feita no estudo da integridade estrutural das pás de uma hidroturbina, confeccionadas em aço ASTM a743 CA6NM. As pás são componentes essenciais na integridade estrutural da turbina e estão susceptíveis a iniciação de trincas por fadiga, sendo este o modo de falha preponderante deste componente. Para efetuar a análise estrutural, as características de resistência do material, aqui denominada função de capacidade, foram obtidas através de ensaios de tração e de fadiga. O histórico de tensões , aqui denominado demanda, foi obtido através da análise em elementos finitos da pá da turbina. A demanda de carregamentos foi analisada através de três modelos de fadiga distintos: modelo de Goodman, modelo de Gerber e Modelo de Walker. Baseado nos resultados da capacidade do material e na demanda que a pá está submetida foi obtido o índice de confiabilidade e a confiabilidade do componente de acordo com os métodos de Monte Carlo, FORM e SORM. Os resultados revelam que a pá da turbina não apresenta grande probabilidade de falhar sob as condições simuladas. O efeito do fator de superfície na confiabilidade da pá é estudado, e revela que a probabilidade de falha é sensível a este fator. O efeito de variações no histórico de carregamento na confiabilidade também é analisado, demonstrando que a tensão alternada possui maior impacto na probabilidade de falha. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper presents the application of reliability methods to mechanical components subject to fatigue failure. The application of these methods was conducted in the study of the structural integrity of the blades from a hydro generator Kaplan, built on steel ASTM A743 CA6NM. The blades are essential components in the structural integrity of the turbine and are susceptible to fatigue crack initiation, which is the predominant mode of failure of this component. To perform the structural analysis, the strength characteristics of the material, here called function capacity were obtained from tensile and fatigue tests. The stress history, here called demand has been obtained by finite element analysis of the blade's generator. The demand loads was analyzed by three different fatigue models: Goodman's model, Gerber's model and Walker's model. Based on the results of the capacity of the material and the demand applied in to the blade, it was obtained the reliability index and the reliability, according to the Monte Carlo simulation, and the methods FORM and SORM. The results reveal that the blade is not likely to fail under the conditions simulated. The surface factor effects on reliability of the blade are studied, revealing that the failure probability is sensitive to this factor. The effect in the reliability of variations in the load history is also analyzed, demonstrating that the alternating stress has a greater impact on the failure probability.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama/Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-16T16:07:06Z No. of bitstreams: 1 2013_PedroFernandesSantos.pdf: 13279095 bytes, checksum: ba7e8b09cd6f29242c16ccbb44149a27 (MD5) / Rejected by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br), reason: on 2013-05-16T16:08:22Z (GMT) / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-16T16:10:05Z No. of bitstreams: 1 2013_PedroFernandesSantos.pdf: 13279095 bytes, checksum: ba7e8b09cd6f29242c16ccbb44149a27 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-16T16:10:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_PedroFernandesSantos.pdf: 13279095 bytes, checksum: ba7e8b09cd6f29242c16ccbb44149a27 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-16T16:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_PedroFernandesSantos.pdf: 13279095 bytes, checksum: ba7e8b09cd6f29242c16ccbb44149a27 (MD5) / Um dos objetivos deste trabalho foi avaliar a variabilidade de alguns parâmetros envolvidos em Mecânica da Fratura para o aço ASTM A743 CA6NM, como: os coeficientes de ajuste para os modelos de Paris e Elber; o limiar de propagação de trincas, ΔKth; o ajuste da equação de Walker sobre o limiar, e; a taxa de aquisição de dados Δa. Estas variabilidades foram avaliadas em função de diferentes técnicas de redução utilizadas. Outro objetivo foi analisar como a máquina de ensaios se comporta durante o teste e através de quais modelos esta exibe os resultados calculados. Para isto foram elaboradas rotinas no programa MATLAB que seguem técnicas recomendadas pela literatura. Foi realizada uma revisão teórica dos conceitos de Mecânica da Fratura. Os ensaios realizados foram de propagação de trinca por fadiga em espécimes do tipo C(T). A norma ASTM E647, que padroniza os procedimentos e materiais para os ensaios utilizados, também foi estudada e discutida, uma vez que a programação da máquina de ensaios (MTS 810) segue tal norma. Oito ensaios foram realizados, sendo sete válidos, para a determinação do limiar de propagação e sua variabilidade, em seguida, analisada estatisticamente. As razões utilizadas foram R=0,05; 0,1; 0,33; 0,5 e 0,66. Observou-se o efeito da razão de carregamento, R, sobre o limiar de propagação de trincas por fadiga; este está de acordo com a literatura. A técnica de redução de dados polinomial incremental com n = 4 exibiu os melhores resultados. A variabilidade mínima encontrada para o expoente m foi de ±17 %, reduzida para ±9 % ao filtrar os dados em Δa = 0,10 mm; para o limiar ΔKth foi de ±24 %, reduzindo para ±21 % com o filtro Δa = 0,05 mm. O filtro Δa = 0,25 mm mostrous resultados insatisfatórios. A máquina parece seguir as recomendações da norma ASTM E647 para execução dos ensaios e obtenção de dados, mas não para os tratamentos de dados. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / One of the objectives of this work was to evaluate the variability of some parameters involved in Fracture Mechanics for the steel ASTM A743 CA6NM, such as: the fit coefficients for Paris’ and Elber’s models; the crack growth threshold, ΔKth; the fit of Walker’s Equation over the threshold, and; the data acquisition rate Δa. These variabilities were evaluated by different data reduction techniques. Another objective was to analyse the behaviour of the test machine during tests and what methods it uses for the results it displays. For this, MATLAB programs were confectioned, which follow techniques recommended by the literature. A literature review was conducted for the concepts of Fracture Mechanics. Fatigue crack growth tests were performed in C(T) specimens. The standard ASTM E647, which standardizes the procedures and materials involved in the tests, was also studied and discussed, since the test machine (MTS 810) follows such standard. Eight tests were performed, being seven of then valid. The load ratios used were R=0.05, 0.1; 0.33, 0.5 and 0.66. The effect of the load ratio, R, over the crack growth threshold was observed and is according to the literature. The incremental polynomial data reduction technique with n = 4 showed the best results. The minimum variability obtained for the exponent m was ±17 %, reduced to ±9 % when the data was filtered on Δa = 0,10 mm; for the threshold ΔKth the variability was ±24 %, reducing to ±21 % with the filter Δa = 0,05 mm. The filter Δa = 0,25 mm showed insatisfactory results. The machine seems to follow the standard ASTM E647 for the test execution and data acquisition, but not for data treatment.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / A situação de incêndio em uma estrutura pode provocar seu colapso. Os efeitos catastróficos de um incêndio podem ser evitados através do conhecimento do comportamento das estruturas em situação de incêndio. Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo da flambagem lateral por flexo-torção (FLT) de vigas de aço em perfil I sob situação de incêndio. Apresenta-se uma avaliação sobre a aplicação da Teoria da Semelhança ao estudo da FLT objetivando o emprego de modelos reduzidos nos ensaios em laboratório. Faz-se um levantamento das principais formulações matemáticas dos processos físicos da transmissão de calor e da FLT em situação de incêndio visando obter as grandezas físicas relevantes à aplicação da Teoria da Semelhança. Propõe-se uma lei de escala com as condições de semelhança geométrica e física necessárias à construção dos modelos em escala. Avalia-se a evolução da temperatura na seção transversal do perfil de aço e seus reflexos na utilização Teoria da Semelhança servindo-se de simulações numéricas com o Método dos Elementos Finitos (MEF). Faz-se a aferição da lei de escala e dos parâmetros relevantes presentes nos números Π’s valendo-se de modelo numérico via MEF calibrado e validado. Ao final, são feitas considerações acerca das limitações da lei de escala e a respeito das especificações dos materiais para construção dos modelos reduzidos. Espera-se que este estudo seja uma contribuição à adequada representação do comportamento do protótipo em escala reduzida para uma correta previsão do momento fletor de FLT em situação de incêndio de vigas de aço em perfil I. / Fire situation in a structure can take it to collapse. The catastrophic effects of a fire should be avoided through the knowledge of the behavior of the structures in a fire situation. This work presents a contribution to the study of lateral-torsional buckling (LTB) of steel I-section beams under fire. An evaluation of the application of the Theory of Similitude to the LTB study is presented, aiming at the use of reduced models in laboratory tests. A survey is done considering the main mathematical formulations of the physical processes of heat transfer and LTB of beams under fire. The physical quantities relevant to the application of Theory of Similitude are obtained. A scale law is proposed with the conditions of geometric and physical similarity necessary for the construction of scale models. The temperature evolution is evaluated in the steel I-section beams and its consequences in the use of the Theory of Similitude using numerical simulations with the Finite Element Method (FEM). The scale law and the relevant parameters present in the Π numbers are also evaluated using a FEM. At the end of this work, considerations are made about the limitations of the scale law and about the specifications of the materials for the construction of the reduced models. It is expected that the study can contribute to the adequate representation of the behavior of the prototype in reduced scale for the correct prediction of LTB bending moment in fire situation of steel I-section beams.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013. / Submitted by Victor Alves Girotto Borges (victorgirotto2@gmail.com) on 2014-07-31T13:11:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Dentre as várias classes de aço existentes, a mais utilizada pela indústria de petróleo e gás é a classe API 5L, por ser utilizada na fabricação de tubos para condução de gás e petróleo e seus derivados, pois possuem as seguintes características: alta resistência aos esforços mecânicos, boa tenacidade e boa soldabilidade (devido ao baixo teor de carbono equivalente nestes aços). Com a combinação destes fatores é possível trabalhar em maiores pressões e fluxo de produto utilizando menores espessuras devido às melhores propriedades mecânicas registradas por estes materiais. A pesquisa em questão procura avaliar o efeito do Tratamento Criogênico sobre a resistência à fadiga e à fratura de um dos aços mais usado na indústria petrolífera, o aço API 5L Grau B, com o objetivo primário de permitir a utilização desta material na fabricação de meios de ligação e conexões não soldadas. Nesse sentido, foram conduzidos ensaios de fadiga uniaxial, segundo a norma ASTM E 739-91 seguindo a abordagem S-N com razão de carregamento igual a R = -1. Avaliou-se também a propagação de trincas com controle de ΔK, segundo a norma ASTM E 647, a fim de obter os valores do limiar de propagação de trincas, ΔKth. A razão utilizada foi R = 0,1. Esses ensaio foram conduzidos em corpos de prova com e sem Tratamento Criogênico. Com base nos valores obtidos experimentalmente, o Tratamento Criogênico fez com que o Aço API 5L Grau B aumentasse sua vida em fadiga, e fez com que a trinca, uma vez iniciada propagasse mais rápido do que em relação a este mesmo aço sem tratamento. Os limites de resistência à fadiga do Aço API 5L Grau B obtidos foram: 183 ± 3 MPa – Corpos de prova sem tratamento e 184 ± 7 MPa – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. Já os valores médios obtidos de ΔKth foram: 6,3 ± 1,3 MPa√m – Corpos de prova sem tratamento e 4,2 ± 0,4 MPa√m – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Among the various classes of existing steel, the most commonly used by the petroleum industry is the API 5L class, for use in the manufacture of pipes for conducting oil and its derivatives , because they have the following characteristics: high resistance to mechanical stress , good toughness and weldability ( due to low carbon equivalent steels these ) . With the combination of these factors can work in higher pressures and greater product flow using smaller thicknesses due to improved mechanical properties reported for these materials. The research project seeks to assess the effect of cryogenic treatment on the fatigue strength and fracture in this material commonly used in the oil industry, API 5L Grade B steel, with the primary purpose of enabling the use of this material in the manufacture of means of binding and non-welded connections . In this sense , uniaxial fatigue tests were conducted according to ASTM E 739-91 standard according to S-N approach with loading rate equal to R = -1. Was evaluate too the crack propagation with control ΔK, according to ASTM E647 standard, for purposes of obtaining the values of the threshold crack propagation, ΔKth. The ratio used was R = 0,1. These tests were conducted on specimens with and without Cryogenic Treatment. Based on these values obtained experimentally, Cryogenic Treatment has made the Steel API 5L Grade B increase its fatigue life , and making the crack, once initiated to propagate faster than that for the same steel without treatment. The limits of fatigue resistance of steel API 5L Grade B obtained were 183 ± 3 MPa - Specimens without treatment and 184 ± 7 MPa - Specimens with Cryogenic Treatment. Have average values of ΔKth were: 6.3 ± 1.3 MPa√m - Specimens without treatment and 4.2 ± 0.4 MPa√m - Specimens with Cryogenic Treatment.