O presente trabalho apresenta um estudo comparativo, de natureza quantitativa, entre os métodos aproximados de previsão dos estados de tensão e deformação locais propostos por Neuber, Glinka e Hardrath. Será verificada a aplicabilidade dos métodos para diferentes tipos de descontinuidade e níveis de carregamento aplicados. Os valores de referência adotados durante o trabalho serão fornecidos pelo método dos elementos finitos.

O elemento finito híbrido-Trefftz (HTS) tem sido aplicado com sucesso na análise linear e não-linear em problemas de mecânica estrutural. O HTS é baseado na aproximação de 2 campos independentes: tensões no domínio do elemento e os deslocamentos no seu contorno. As aproximações para o campo de tensões, além de satisfazer à condição de equilíbrio local, devem ser obtidas a partir da própria solução da equação diferencial de Navier, ou seja, as funções devem satisfazer à restrição de Trefftz. Neste trabalho, foi aplicado um elemento tridimensional à análise estrutural dos problemas de concentração de tensões. A primeira fase deste trabalho considerou apenas problemas elásticos. Os fatores de concentração de tensões (Kt) e os fatores de intensidade de tensão (K) foram calculados e comparados com os resultados obtidos em literatura e softwares comerciais. A natureza p-hierárquica do elemento foi totalmente explorada, por isso a discretização de malha (refinamento h) e o aumento do grau das funções de aproximação para tensão e deslocamento (refinamento p) foram aplicados nos exemplos. Na segunda fase, o estudo foi expandido para análises elastoplásticas e adotado um novo conjunto de aproximação: parâmetros plásticos. Os parâmetros plásticos foram aproximados por funções de Dirac. O sistema de equações não-lineares foi resolvido pelo método de Newton. A matriz Hessiana resultante foi simétrica e esparsa e estas características foram amplamente exploradas.

Este estudo teve por objetivo verificar a influência da camada anodizada e de concentrador de tensões, no comportamento mecânico de corpos-de-prova usinados, de perfil estrudado da liga de alumínio 7150 - T77511, sob esforço de fadiga de baixo ciclo. Os ensaios de fadiga de baixo ciclo foram realizados em corpos-de-prova retirados de duas regiões distintas do perfil extrudado. Trabalhou-se com corpos-de-prova, em quatro situações: como recebido (sem e com concentrador de tensões) e anodizados (sem e com concentrador de tensões). O concentrador de tensões apresenta forma circular, sendo localizado no centro do corpo-de-prova, com valor de Kt igual a 2,6. Levantaram-se as curvas S-N dos ensaios de fadiga e, por método comparativo, avaliaram-se as influências do concentrador de tensões e do processo de anodização crômica nas propriedades de fadiga de baixo ciclo. Os corpos-de-prova com concentrador de tensões tiveram uma redução aproximada de 80 a 90% da sua resistência, para as duas regiões analisadas, tanto na condição como recebido como anodizada. Na comparação entre estas duas condições, sob tensões maiores, 80% do st, há uma redução da resistência de 17% nos corpos-de-prova como recebido, sob tensões menores, 50% st, varia de 35 a 46%, nas condições como recebido e anodizado, respectivamente. Foi realizada também uma análise da superfície de fratura, dos corpos-de-prova ensaiados, através de estereoscópio e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados experimentais estão de acordo com os da literatura e representam uma contribuição à pesquisa, em particular no que se refere às ligas de alumínio de emprego aeronáutico.