Apesar de todo avanço da engenharia, o fenômeno da fadiga em estruturas continua causando pesadas perdas econômicas e em vidas. Portanto, investimentos na simulação e entendimento do fenômeno continuam sendo prioritários na engenharia. As simulações numéricas de fadiga, em especial a nível microscópico, vem ganhando grande atenção da comunidade científica internacional em anos recentes, pois vem permitindo um entendimento melhor da física do fenômeno. Para tais simulações, modelos discretos de fratura têm sido empregados, em especial o método das interfaces coesivas. Neste contexto se insere o presente trabalho, cujo objetivo principal foi a implementação de uma forma de considerar o dano numa relação constitutiva de interface coesiva. Neste caso, se a carga na ponta da trinca não é monotônica crescente, um dano cumulativo se desenvolve podendo, em cargas cíclicas, levar a propagação da trinca mesmo para níveis de carga inferiores a de ruptura estática. Interessante que tal implementação pode mudar o comportamento da propagação de trincas mesmo no caso de cargas monotônicas crescentes aplicadas, pois descargas localizadas podem ocorrer na ponta da trinca. Este trabalho analisou algumas formas de considerar o dano, que basicamente consiste na modificação da forma como se dá a descarga da relação constitutiva de interface. Há varias formas alternativas de realizar tal descarga. Não se teve como objetivo deste trabalho esgotar todas as alternativas, nem propor novas alternativas, mas sim analisar o efeito das descargas mais empregadas na literatura. As aplicações foram divididas em duas partes. Na primeira analisou-se o efeito da descarga em cargas externas monotônicas crescentes. Observou-se que houve descarga na ponta da trinca na propagação e uma conseqüente mudança nos resultados com a modificação da lei constitutiva de descarga. Tais exemplos foram casos de impacto, rodados com o método das diferenças finitas centrais. Foi observado que, para tais exemplos, o uso da condição CFL aplicada a elementos volumétricos está muito longe de conferir estabilidade ao método (a condição CFL, ou Courant-Friedrichs-Lewy, estabelece as condições mínimas de estabilidade numérica no método das diferenças centrais, conforme detalhado no Apêndice A). O problema acontece uma vez que a condição CFLnão pode ser aplicada aos elementos de interface, pois estes têm espessura nula, ao menos no início do processo. Na segunda parte, analisou-se casos com fadiga em tração, na qual somente o modo I de propagação foi considerado. Efeitos dinâmicos foram desprezados neste caso. As análises se restringiram à MFLE, ou seja, a zona de plastificação na ponta da trinca era pequena frente as demais dimensões. Dependendo do tipo de descarga, resultados coerentes com a literatura foram obtidos. / The fatigue phenomenon in structures is still causing heavy losses economically and in lives, even considering the recent advances of Engineering. Therefore, investments in simulation and knowledge of the phenomenon remain priority in Engineering. The simulations of fatigue. specially at microscopic level, have received great attention from international scientific community in recent years and a better understanding of the phenomenon physics was possible. For such simulations, discrete fracture models have been used, in special, the cohesive interface method. The present work is focused in this context, being its main goal to implement a way to consider damage in a cohesive interface constitutive relation. In this case, if the load at the crack tip is not monotonically crescent, a cumulative damage occurs that may lead, under cyclic loads, to crack propagation even for load levels below static rupture load. Interesting that such implementation can change crack propagation behavior even under monotonically crescent applied loads, since localized unloading may occur at the crack tip. This work analyzed some ways to consider damage, which basically consists in the modification of the unloading of the interface constitutive relation. There are many ways to do such unloading. The present work did not aim to explore all possibilities, or to propose new ones, and focused only on the most used unloading laws used in literature. Applications were divided in two parts. The first analyzed the unloading effect under monotonically crescent applied loads. It was observed that localized unloading at the crack tip took place during propagation, leading to changes in results when the unloading of the constitutive law was changed. These examples were dynamic and were analyzed using the Central Differences Method. It was observed that CFL condition applied to volumetric Finite Elements, is far from granting stability of the method (the CFL condition, or Courant-Friedrichs-Lewy, establishes the minimum numerical stability conditions for the Central Differences Method, as detailed in Appendix A). The reason is that CFL condition can not be applied to interface elements, since they have null thickness, at least at the begining of the analysis. The second part, fatigue cases in tension were analyzed where only mode I of propagation was present. Dynamic effects were neglected. The cases were restricted to Linear Elastic Fracture Mechanics, i. e., crack tip plastification zone was smallcompared to other dimensions. Results were coherent with literature, depending on unloading relationship used.

A crescente produção de petróleo, destacada em função da descoberta dos campos do pré-sal em território brasileiro, tem aumentado a demanda por tubulações de transporte de óleo e gás. Uma vez que estas tubulações estão sujeitas às solicitações impostas pelas correntes marítimas bem como variação de pressões internas é necessária uma criteriosa análise da vida em fadiga de tais componentes. Os códigos atuais de projeto baseados no conceito de adequação ao serviço e tolerância a defeitos, como o API 579 e a BS 7910, definem diretrizes para a análise de componentes que apresentem defeitos do tipo trinca bem como as características esperadas para os materiais frente as mais variadas aplicações. Estudos recentes apontam considerável dispersão de resultados para os métodos de obtenção do limiar de propagação de trincas realizadas pela técnica do K-decrescente como é o caso da norma ASTM E647. Por outro lado, nos últimos anos, alguns trabalhos têm apresentado técnicas alternativas na obtenção das curvas de propagação de trinca como é o caso da técnica conhecida como CPCA (compression precracking constant amplitude). Através de tal técnica de ensaio seriam obtidos valores inferiores de limiar e, portanto, mais conservadores do que os obtidos pela técnica convencional uma vez que os fenômenos de fechamento de trinca seriam suprimidos. Este trabalho emprega corpos de prova do aço API 5L X60 tipo C(T) comparando quatro curvas da/dN x ΔK obtidas pelos métodos CPCA e convencional onde é variada a razão de carregamento (R) com valores distintos de 0,1 e 0,5. Os resultados obtidos demonstram que o método CPCA apresentou menores valores de limiar de propagação quando comparados ao método convencional. Embora para a razão de carregamento de 0,5 tal resultado fique evidente este é ainda mais pronunciado para a razão de 0,1. / The spread in oil production has increased the demand for pipelines transporting oil and gas mainly due to the discovery of the pre-salt fields in Brazil. Since the pipes are subjected to the loads imposed by water currents and internal pressure variations is necessary to conduct a careful analysis of the fatigue endurance of these components. The current design codes based on fitness-for-service and flaw acceptability concepts, as the API 579 and BS 7910, define guidelines for the analysis of components that have cracklike defects and the expected material properties for several applications. Recent studies have shown anomalous fatigue crack growth data generated by the K-decreasing method presented in ASTM E 647 standard. On the other hand the latest researches have presented alternative techniques for obtaining the crack propagation curves. One of the widespread techniques is known as CPCA method (compression precracking constant amplitude). CPCA technique provides lower crack propagation thresholds than the load reduction methods since the crack closure mechanisms are suppressed. This work compares da/dN vs. ΔK curves obtained by conventional and CPCA method. The samples were C(T) type specimens machined of an API 5L X60 steel. Tests were conducted under load stress ratios of 0.1 and 0.5. The obtained results shown lower crack propagation thresholds for the CPCA technique compared to the conventional method. The differences between tests methods were more pronounced for stress ratio of 0.1 although they were also clear for stress ratio of 0.5.

A utilização de novos materiais sempre vem acompanhada de novos desafios, e com os aços superdúplex não foi exceção. Este material, que apresenta elevada resistência mecânica e tenacidade, mostrou-se susceptível à fragilização pelo hidrogênio. Dentre outros mecanismos, uma forma que torna possível a absorção de hidrogênio pelo aço é através da aplicação de um potencial pela proteção catódica. Isto gerou uma necessidade de se quantificar a nova tenacidade do material quando exposto a esta situação. Esta investigação tem como objetivo avaliar a tenacidade do aço superdúplex em função da concentração de hidrogênio, que varia ao longo da profundidade do componente/peça. Com isso, pretende-se estimar um tamanho crítico de trinca mais "real", já que de fato a concentração de hidrogênio no interior do componente/peça é inferior àquela observada na superfície. Com estes dados é possível avaliar a criticidade de defeitos superficiais em materiais superdúplex fragilizados pelo hidrogênio e a adequação das normas de construção. Para isso utilizou-se o programa Crackwise em uma análise da mecânica da fratura linear elástica de um hardpipe. Os resultados mostraram que mesmo utilizando-se este método e mantendo-se em níveis de tensão abaixo do especificado pelas normas, os tamanhos críticos de trinca apresentaram-se perigosamente pequenos. Adicionalmente, foi simulado um gráfico da concentração de hidrogênio com a profundidade para diferentes concentrações na subsuperfície. A concentração de hidrogênio na subsuperfície representa os diversos potenciais em proteção catódica a que o material pode estar submetido e, com isso, gera uma possibilidade de escolha, quando da definição de um potencial menos prejudicial. / The use of new materials is always accompanied by new challenges, and the superduplex stainless steel is not an exception. This material, which presents high mechanical strength and toughness, has shown susceptibility to hydrogen embrittlement. Among other mechanisms, steel can be charged with hydrogen during cathodic protection, which makes most relevant to evaluate the effect of this hydrogen on the toughness of the material. This research aims to evaluate the toughness of the superduplex stainless steel as a function of the hydrogen concentration, which varies with the depth in the component / part. As a practical result of this work, one may estimate a more realistic critical size of a crack, since in fact the concentration of hydrogen inside the component / part is lower than that observed on the surface. With these data is possible to avail the criticality of defects in superduplex materials weakened by hydrogen and to adapt the building standards. For this, it was used a program named Crackwise in a linear elastic fracture mechanical analysis of a hardpipe. The results showed that even using this method and remain the levels of tension below the standards specified, the critical size of crack proved to be dangerously small. Moreover, we simulated a graphic of hydrogen concentration with depth for different concentrations on the surface. The concentration of hydrogen on the surface is related to the electric potential applied in the cathodic protection, which opens a possibility to better define the less harmful cathodic protection parameters.

A operação segura e eficiente de unidades de produção de petróleo e gás depende essencialmente do desempenho de seus dispositivos, componentes e estruturas. Dutos rígidos são importantes componentes utilizados na indústria offshore, comumente empregados como flowlines e risers. Aços ao carbono, como o API 5L X65, são materiais tipicamente utilizados para essas aplicações, devido ao seu baixo custo relativo e disponibilidade. No entanto, para o pré-sal brasileiro, parece improvável o uso desses aços, uma vez que o óleo está contaminado por elevadas concentrações de CO2, o que provoca a corrosão generalizada. Assim, as operadoras no Brasil devem considerar uma solução alternativa, como tubos cladeados ou ligas resistentes à corrosão (CRA). Aços inoxidáveis duplex e superduplex (AISD) surgiram na última década como um material alternativo para ambientes quimicamente agressivos. No entanto, de acordo com estudos recentes, quando catodicamente protegidos contra a corrosão, esses aços são vulneráveis ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HISC). O objetivo deste trabalho é avaliar, através de ensaios de tenacidade à fratura, a susceptibilidade ao HISC de amostras do AISD soldadas, utilizando dois níveis diferentes de proteção catódica. Para a avaliação da tenacidade à fratura, decidiu-se utilizar o método de ensaio de step loading, pois esta prática é considerada mais realista já que as amostras são expostas ao hidrogênio durante todo o teste, ao invés de um simples pré-carregamento de hidrogênio como recomendado por alguns procedimentos. Os valores de tenacidade são dados em termos de CTOD e integral J. A tenacidade foi avaliada em termos de iniciação e carga máxima, utilizando corpos de prova do tipo SENB da mecânica da fratura. Os resultados aqui apresentados indicam que os AISD são bastante suscetíveis a HISC, especialmente na zona termicamente afetada, mesmo para potenciais pouco catódicos como -650 mVECS. / The optimized and secure operation of oil and gas floating production units depends essentially on the performance of their devices, components and structures. Rigid pipelines are key equipment used in the offshore industry commonly employed as flowlines and risers. Carbon steel such as API 5L X65 is the material of choice for those applications due to its low relative cost and availability. However, for the Brazilian pre-salt it seems unlikely the use of carbon steels, since the oil is contaminated by high concentrations of CO2, which causes generalized corrosion. Therefore, operators in Brazil should consider an alternative solution, such as lined or cladded pipes as well as corrosion resistant alloys (CRA). Duplex and superduplex stainless steels (SDSS) have emerged in the last decade or so as an alternative material for harsh environments. Nevertheless, according to recent studies, SDSS when cathodically protected against corrosion are prone to hydrogen induced stress cracking (HISC). The aim of this investigation is to evaluate through fracture toughness measurements the susceptibility of welded SDSS samples to HISC for two different levels of cathodic protection. For fracture toughness evaluation, we decided to use the step loading test method, since we understand that this practice is more realistic because samples are exposed to hydrogen during the entire tests instead of simple hydrogen pre-charging as recommended by some procedures. Fracture toughness values are given in terms of both CTOD and J-integral for crack initiation and maximum stress for SENB specimens. The results given here indicated that SDSS are quite susceptible to HISC especially in the heat affect zone even for potentials as negative as -650 mVsce.

Orientador: José Luiz Antunes de Oliveira e Sousa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_AlaorLeandro_D.pdf: 7941559 bytes, checksum: 806e89b1e919e7a21f82b349d6b6b047 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A pesquisa objeto desta tese refere-se a uma investigação dos processos de fratura no concreto de alta resistência (High Strength Concrete - HSC), com ênfase no estudo da influência da taxa de carregamento (medida como a taxa de deslocamento do ponto de aplicação de carga) nos ensaios de fraturamento e assim caracterizar sua ductilidade em tração. Neste trabalho um modelo de fratura dependente do tempo (modelo coesivo-viscoso) é apresentado e a influência da taxa de carregamento na resposta em fratura quase-frágil é estudada através de simulação numérica. O modelo de fratura dependente do tempo acopla um parâmetro viscoso, dado em função da velocidade de abertura da fratura, ao modelo clássico de fissura fictícia proposto por Hillerborg, tal que uma relação tensão-abertura de fissura dependente do tempo, (?, ?), represente uma zona coesiva-viscosa inserida em um meio elástico não-viscoso. O modelo coesivo-viscoso é implementado no arcabouço teórico do método dos elementos finitos com um método de cálculo iterativo que modela a fratura quase-frágil (comportamento não-linear) como uma superposição de problemas em mecânica da fratura elástica linear (Linear Elastic Fracture Mechanics - LEFM). O modelo numérico implementado é validado com os resultados experimentais obtidos de vigas prismáticas ranhuradas em flexão em três pontos (Three-Point Bend Test - TPBT), com taxas de carregamento variando da ordem de = 10-5 mm/s a 6 = 10+1 mm/s. Os resultados numéricos obtidos mostram que o modelo coesivo-viscoso implementado, apesar de sua simplicidade, reflete o fato experimentalmente documentado de que a nucleação e a propagação de uma fratura coesiva, bem como os fenômenos que governam os processos de fratura, são dependentes da taxa de carregamento. Assim, a diferença obtida por muitos pesquisadores na medida da energia de fratura não se deve unicamente à escala do protótipo ensaiado mas também à taxa de carregamento aplicada nos ensaios. / Abstract: This thesis addresses a numerical investigation to account for loading rate influence (measured as the load-point displacement rate) on the fracture processes of quasi-brittle materials such as high strength concrete (HSC). In this context, fracture tests are simulated by a proposed time-dependent cohesive model. The proposed model couples a viscous parameter, as a function of crack-opening rate, to the classical Hillerborg's fictitious crack approach such that a time-dependent stress crack opening law, (?, ?), represents a viscous-cohesive zone in an elastic, time-independent, body. The viscous cohesive representation is implemented in a finite element framework using a iterative method in such a way that the equations governing the quasebrittle crack propagation (non-linear behaviour) is sought from a triangular system of equations, obtained by superposing linear elastic fracture mechanics (LEFM) cases. To show the accuracy of the model, numerical simulations of notched beams in three-point bend test (TPBT) were performed. In the tests five different loading rates were employed (ranging from = 10-5 mm/s = 10+1 mm/s). The results numerically obtained match very well the experimental ones, particularly the maximum load for the several loading rates used in the tests. A parametric study has also been performed to point out which are the model, geometry and fracture parameters influencing the fracture process due to loading rate. The numerical results show that the model, although its simplicity, provides a general approach to reflect the experimentally documented fact that crack propagation and so the parameters governing the fracture processes in cementious materials depend on the loading rate. So, the differences obtained by several researches worldwide on the fracture energy measurement are not only due to the scale of the tested specimens, but also due to the loading rate influence. / Doutorado / Estruturas

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T06:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraresi_ValtairAntonio_D.pdf: 36452481 bytes, checksum: f0dd5fa9034d7c90c94c5d97ac4c226f (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O fenômeno "Trinca de Reaquecimento" pode ocorrer em juntas soldadas de certos materiais, tanto na zona afetada pelo calor como na zona fundida, durante o Tratamento Térmico de Alívio de Tensão (TTAT) ou em serviço à elevada temperatura. Neste trabalho, foi implementado um Sistema de Medição de Emissão Acústica (SMEA) para detectar o instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento durante ciclos de TTAT. O SMEA foi acoplado a um equipamento para o Teste de Implante Modificado que realiza simulações típicas do ciclo de TTAT aplicados em juntas soldadas. Com esta configuração foi estudada a influência da tensão de restrição, da temperatura de tratamento térmico e da taxa de aquecimento do ciclo térmico na susceptibilidade à trinca de reaquecimento, no nível de relaxação de tensão e na transição dos modos de fratura proporcionada pela trinca. Este estudo foi realizado em um aço estrutural de alta resistência e baixa liga, temperado e revenido (SAR 80T), de produção comercial. Foram realizados testes com variações do patamar de temperatura, da taxa de aquecimento e da tensão de restrição inicial, mantendo-se constante as condições de soldagem, realizadas pelo processo MAG. Verificou-se com a realização dos testes que o material de estudo apresentou uma alta susceptibilidade à trinca de reaquecimento, mesmo com variações nas condições de TTAT. A susceptibilidade à trinca de reaquecimento e a relaxação de tensão do aço em estudo não se alteraram significativamente com a variação na taxa de aquecimento. As superfícies fraturadas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde basicamente dois modos de fratura foram identificados. Para temperaturas de tratamento térmico entre 500° e 600°C foi observado o modo de Fratura Intergranular de Baixa Ductilidade (FillD), de coesão frágil, independente do nível de tensão de restrição inicial.Em mais alta temperatura (680°C) e baixo nível de tensão de restrição foi observado o modo de Fratura Intergranular de Microvazios Coalescidos (FIMC), caracterizado pela presença de pequenos "dimples" nos contornos de grãos. Desta análise conclui-se que a transição de um modo de fratura para o outro depende principalmente do patamar de temperatura do ciclo de TTAT. O SMEA mostrou-se adequado na determinação do instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento no modo de FillD. Não foi possível detectar com clareza o instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento no modo de FIMC / Abstract: The Reheat Cracking phenomenon can occur either in the heat affected zone or in the fusion zone during Post Weld Heat Treatment (PWHT) for stress relief as well as in high temperature operation. An Acoustic Emission Measurement System (AEMS) was used in this work to determine the instant of formation and propagation of reheat cracking during the thermal cycle. The AEMS was connected to a Modified Implant Test which is applied for simulation of thermal cycles typically used for stress-relief treatment of welded components. With this configuration, it was studied the influence of stress, heat-treatment temperatures and heating rate of the thermal cycle on the reheat cracking susceptibility,on stress relaxation and on modes of fractures. This study were developed using a high strength low alloy steel commercially produced (SAR 80T) in Brazil. Tests varying initial loads, heating rate and different heat-treatment temperatures, maintaining constant the welding conditions, were carried-out with Metal Active Gas process. The material presented high susceptibility to reheat cracking, at different conditions of PWHT. It were not observed an important effect of heating rates of thermal cycle on cracking susceptibility as much as an stress relaxation. Surface of fractures were examined by scanning electron microscopy (SEM), where basically two different modes of fracture were identified on basis of fracture appearance. For the temperature range of 500°C to 600°C, under condition of high and low stresses, a low-ductility intergranular fracture mode (brittle decohesion) was observed and fracture surfaces were characterized by almost featureless facets. At higher temperatures (680°C) and lower stresses, the fractures were slight1y more ductile and occurred by creep cavitation in the grain boundaries. Although intergranular, these fractures were basically "dimples" due to coalescence of individualcreep cavities. It was observed that fracture mode depends mainly on the temperature leveI rather than on stress range. It was also conc1udedthat the AEMS is very adequate for the purpose, where the modes fracture showed a predominance for low-ductility intergranular fracture mode. For the modes of fracture by creep cavitation were not possible determine with clarity the instant of formation and propagation of reheat cracking / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-22T16:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LuizEduardoTeixeira_M.pdf: 6357836 bytes, checksum: 46ce2c80aa45050435b90deed5b26a99 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O concreto é um compósito de comportamento inelástico com ruptura caracterizada pelo amolecimento. A fissura nesse tipo de material é coesiva e o desenvolvimento da zona de processos inelásticos bem como a formação da interface coesiva, ao nível laboratorial, são influenciadas pelo tamanho do corpo de prova. Há muitos anos investiga-se o efeito do tamanho do corpo de prova sobre a Energia de Fraturamento, G c, do concreto e de outros materiais cimentícios. Importantes passos foram dados em direção ao estabelecimento de modelos que pudessem conduzir à determinação da Energia de Fraturamento G c, independentemente do chamado efeito de escala, a exemplo do modelo do Efeito de Escala, preconizado pela RILEM (Réunion lnternationale des Laboratoires d'Essais de Matériaux). Neste trabalho investiga-se o efeito de escala não só sobre a Energia de Fraturamento, G c, bem como sobre a Tenacidade ao Fraturamento do concreto simples, K IC, através de ensaios de flexão de vigas. As investigações são conduzidas utilizando-se vigas similares, com alturas variando desde 3 cm até 12 cm de altura e a Tenacidade ao Fraturamento é determinada através dos Modelos dos Dois Parâmetros e da Fissura Efetiva sugeridos pela RILEM, além do processo de linearização adotado pela ISRM (Intemational Society of Rock Mechanics). A Energia de fraturamento é determinada utilizando-se o Modelo do Efeito de Escala, também da RILEM. Os resultados de Tenacidade ao Fraturamento mostram-se fortemente influenciados pelo efeito de escala, com o aumento da altura do corpo de prova, dentro do espectro de altura pesquisado. Dentro deste trabalho, investigou-se também o fenômeno de relaxação da carga, verificado quando da manutenção do deslocamento de abertura da entrada do entalhe, CMOD, no instante correspondente à carga máxima, sob condições de deformação controlada, associando-a a um eventual desfazimento da interface coesiva. Sob esta ótica modelou-se a extensão da interface coesiva no patamar da carga máxima. Os valores de Tenacidade ao Fraturamento decorrentes da utilização destas extensões a demonstraram uma certa constância, independentemente do tamanho do corpo de prova / Abstract: Concrete is a composite that behaves inelasticaly, with failure characterized by softening. Crack in this kind of material is said to be cohesive. The development of an inelastic process zone ahead of the crack front as well as the formation of the cohesive interface, at laboratory level, are directly infIuenced by the specimen Size. The effect of the specimen scale on the Fracture Energy, Gc, for concrete and other cementitious materials has been addressed by several investigators in the last two decades. Important advances were accomplished towards the validation of models that conduet to the determination of the Fracture Energy, independent1y of the so called Size Effect. In this work the Size Effect on Fracture Energy and Fracture Toughness, Krc, is investigated for plain concrete, using three-point bend tests on specimens with initial through notches. The investigation is conducted using similarbeams, with height varying from 3 cm to 12 cm. The Fracture Toughness is deterrnined using the Two-Parameter Crack Model and the Effective Crack Model suggested by RILEM (Intemational Union ofTesting and Research Laboratories for Materiais and Structures), and the linearization procedure proposed by ISRM (Intemational Society ofRock Mechanics). The Fracture Energy is determined using the Size Effect Model, also proposed by RILEM. The Fracture Toughness values obtained from the laboratory tests to be strongly influenced by the Size Effect, within the range of sizes investigated. In this dissertation the phenomenon of relaxation, observed at peak load under a constant CMOD condition, was investigated and associated to a possible break down of the cohesive interface. Under these circunstances, the lenght of the cohesive interface at peak load was modeled. The results of Fracture Toughness originated from these lengths appear to be almost constant, independently of specimen size / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Paulo Sollero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T05:28:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_EderLimade_D.pdf: 7737764 bytes, checksum: e4ebaad423ee8c4b4bb41919cdfbf61c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma análise, através do uso do método dos elementos de contorno, de problemas dinâmicos em materiais anisotrópicos. Uma formulação de elementos de contorno é desenvolvida usando soluções fundamentais para elasto-estática e as integrais de domínio, provenientes dos termos de inércia, são transformados em integrais de contorno usando o método dos elementos de contorno de reciprocidade dual. A formulação desenvolvida é aplicada no cálculo de campos de tensões e deslocamentos de discos rotativos, na análise modal de estruturas ortotrópicas e na análise de chapas anisotrópicas e estruturas de materiais compósitos laminados submetidas a cargas dependentes do tempo. Também são estudados problemas com trinca nos quais utilizam-se o método das sub-regiões e também o método dos elementos de contorno dual. Os fatores dinâmicos de intensidade de tensão são calculados usando elementos de ponto a um quarto com singularidade de forças de superfícies e também elementos quadráticos descontínuos. Na análise de problemas transientes são utilizadas integração direta no tempo e também o cálculo no domínio de Laplace com posterior inversão para o domínio do tempo. É analisada a influência dos nós internos e da malha na precisão dos resultados. Nos problemas transientes é também mostrada a influência do tamanho dos passos de tempo e do número de parâmetros de Laplace na redução do amortecimento numérico. Os resultados numéricos são apresentados para problemas quase-isotrópicos, ortotrópicos e totalmente anisotrópico. Os resultados são comparados com resultados presentes na literatura e mostram boa concordância. Novos problemas são propostos e analisados / Abstract: This work presents an analysis of dynamic anisotropic problems using the boundary element method. A boundary element formulation is developed using elastostatic fundamental solutions and the domain integraIs, which come from the inertial terms, are transformed into boundary integrals using the dual reciprocity boundary element method. The developed formulation is applied to the computation of displacement and stress fields in orthotropic rotating discs, to modal analysis of orthotropic structures, and to the analysis of anisotropic and composite laminate plate under time dependent loads. Furthermore, crack problems are treated using either the sub-region method or the dual boundary element method. The dynamic stress intensity factors are computed using traction singular quarter point elements as well as discontinuous quadratic elements. In the analysis of transient problems, direct time integration and Laplace transformation are carried out. The numerical results are presented to quasi-isotropic, orthotropic and anisotropic problems. It is analysed the influence of internal nodes and meshes in the accuracy of results. In transient problems, the influences of the size of time step and number of Laplace parameters are analysed taking into account the reduction of numerical dumping. The results are compared with other results from literature showing good agreement. New problems are proposed and analysed. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T15:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_Itamar_LD.pdf: 5619781 bytes, checksum: dbcea60835faeeaf20eedc4d802c4525 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Um dos maiores obstáculos à utilização das cerâmicas estruturais se refere à dificuldade de avaliação da tenacidade à fratura das mesmas, a partir de métodos simples, precisos, reproduzíveis e economicamente viáveis. Isso se deve, em parte, à grande dificuldade de obtenção de pré-trincas em corpos de prova com configuração geométrica definida para avaliação da tenacidade à fratura nesses materiais. Este trabalho tem por objetivos caracterizar e analisar a resistência mecânica (módulo de ruptura), através de ensaios de flexão em quatro pontos, e a tenacidade ã natura (KfC), através de três diferentes métodos (o primeiro e o segundo a partir de ensaios de flexão em quatro pontos com corpos de prova com configuração geométrica definida - um com entalhe em V e outro cora entalhe reto, sem pré-trincas - e o terceiro através do método da impressão Víekers) de dois nitretos de silício monolíticos, um prensado a quente e de baixa resistência mecânica e outro sinterizado e de alta resistência mecânica, e de juntas de nitreto de silício brasadas com a liga Ag-27,5%Cu-2%Ti. apenas para o método utilizando corpos de prova com entalhe em V para o caso das juntas. Os principais objetivos deste trabalho são a confirmação da validade de se caracterizar a tenacidade à fratura, para esses dois nitretos de silício monolíticos, através dos métodos: da impressão Vickers; de flexão com o corpo de prova apoiado em quatro pontos (com entalhe em V e sem pré-trinca); e da fractografia. Verificou-se que os resultados do módulo de ruptura e da tenacidade á fratura dos nitretos de silício monolíticos se ajustam bem ao modelo bi-paramétrico de Weibull. Os resultados encontrados em termos do módulo de ruptura característico e módulo de Weibull foram respectivamente. 123,62 MPa e 3,45 para o nitreto de silício prensado a quente, sendo esses valores sensivelmente menores quando comparados com o sinterizado, 463,59 MPa e 12,69. O módulo de Weibull associado à tenacidade à fratura tende a diminuir com o aumento da severidade do entalhe, ou seja, o entalhe era V levou a valores menores, 5,16 e 9.16, do que o reto, 6,10 e 18,90, respectivamente para os nitretos de silício prensado a quente e sinterizado. A tenacidade a fratura característica é sensivelmente menor uo caso dos corpos de prova com entalhes em V. 1.59 MPa4m e 3,10 MPayjm, quando se compara com o entalhe reto, 3,33 MPa-Jm e 6.47 MPa-Jm, respectivamente para os nitretos de silício prensado a quente e sinterizado. O método da impressão Vickers, para a estimativa de K!C de cerâmicas estruturais, leva a valores superestimados, com relação ao método que utiliza corpos de prova coro entalhe em V, valores esses que dependem da equação utilizada no cálculo de KKJ e mostram uma certa inconsistência, principalmente era relação ao módulo de Weibull. Com relação às juntas brasadas nitreto de silício/Ag-Cu-Ti, os resultados do módulo de ruptura e da tenacidade à fratura não se ajustam muito bem ao modelo bi-paramétrico de Weibull, sendo que esses valores são inferiores aos das cerâmicas monolíticas. Não foi possível identificar os parâmetros morfológicos necessários è estimativa da tenacidade à fratura através da fractografia, para os dois nitretos de silício monolíticos / Abstract: (km of the biggest problem in structural ceramics application is the difficulty m fracture toughness evaluation of these materials by using simple, accurate, reproducible, and economical methods, due to the difficulty in pre-cracking fracture toughness specimen. The characterization and analysis of the strength / modulus of rupture (MOR), by using four point bend tests, and fracture toughness (KiC), by using three different methods {single edge notched beam and the chevron notched specimen in four point bend, without pre-cracks, and the Vickers indentation) have been conducted for two monolithic silicon nitride and brazed joints (silicon nitride and Ag-27.5% Cu- 2% Ti), only for the chevron notched for these joints. The main purpose of this work is the confirmation of the validate in characterizing the fracture toughness, for those silicon nitride, by the methods: Vickers' indentation; chevron notched specimen (without pre-crack) m four point bend; and fractography. ft was observed that the modulus of rupture and fracture toughness results fit in a very good way the biparanieter Weibull model, for both monolithic silicon nitride. The results of the characteristic MOR and Weibull modulus are respectively 123.62 MPa and 3.45 for the hot pressed silicon nitride, and are very low when comparing to the sintered: 463.59 MPa and 12.69. The WeibuU modulus associated to the fracture toughness has the tendency towards lower values when increasing the notch severity, because the chevron notch gave lower values, 5.16 and 9.16, when comparing to the single edge notched beam, 6,10 and 18.90, respectively for the hot pressed and sintered silicon nitride. The characteristic fracture toughness is sensible lower for the chevron notched specimen, 1.59 MPcNm and 3,10 MPa-Jm, when comparing to the single edge notched specimen, 7.33 MPa sin and 6.47 MPaJm, respectively for the hot pressed and sintered silicon nitride. The fracture toughness Vickers indentation technique gave inconsistent and overestimated values in relation to chevron notched specimen method. The modulus of rapture and fracture toughness results for the brazed joints do not fit the biparanieter Weibull model, and these results are lower when comparing to the monolithic silicon nitride, it was not possible to find any morphological parameter in characterizing the fracture toughness by using the fractography for both monolithic silicon nitride / Tese (livre-docencia) - Univer / Livre-Docente em Engenharia Mecanica

Este estudo tem como objetivo a análise retrospectiva de quatrocentos e oitenta e nove prontuários de pacientes que apresentaram fraturas do osso mandibular, pertencentes ao Serviço de Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo-Faciais da Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto (FORP/USP) provenientes de atendimentos realizados no período compreendido entre agosto de 2002 e julho de 2012. A análise foi direcionada a dados relativos a variáveis populacionais como idade, gênero, cor e profissão. Também foram analisados os exames de imagem solicitados, vícios, etiologia, sinais e sintomas, classificação da fratura, fraturas associadas de face ou não, abordagem, tratamento, tempo para intervenção cirúrgica e internação, além do período de acompanhamento e complicações. O critério para a inclusão dos prontuários na amostra foram de apresentarem fratura de mandíbula, com preenchimento completo de informações e de possuírem o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Como critérios de exclusão, foram desconsiderados os prontuários com preenchimento incompleto das informações e que não possuiam o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido assinado. Os dados coletados por um único examinador foram transportados para uma planilha eletrônica utilizando o programa Microsoft Excel sendo realizada neste momento uma análise descritiva dos resultados obtidos. Tabelas e gráficos foram utilizados para a apresentação e interpretação destes dados. Concluimos que houve prevalência do gênero. / The aim of this study was to retrospectively analyse four hundred and eighty-nine patients files presenting fractures of the mandibular bone, incident from attendances at the Department of Traumatology and Maxillofacial Surgery, from the School of Dentistry of Ribeirão Preto (FORP/USP) during the period between August 2002 and July 2012. The analysis was directed through population data variables such as age, gender, race and profession. Imaging tests requested, addictions, etiology of trauma, signs and symptoms, fractures classification, associated fractures, approach, treatment, time to surgical intervention and hospitalization, apart from follow-up period and complications were also analyzed. The criterion for inclusion of records in the sample were experiencing jaw fracture with complete filling of information and having the Term of Consent. Exclusion criteria were disregarded the charts with incomplete filling of information and lacked the Term of Consent signed. The data collected by a single observer were transported to a spreadsheet using Microsoft Excel program currently being conducted to a descriptive analysis of the results. Tables and graphs were used for the presentation and interpretation of these data. We conclude that there was a prevalence of male gender, white race, aged between 21-30 years with fractures of the left side, unilateral, etiology traffic accident. Most fractures were treated surgically, intraoral access were prevalent and complication rates were low.