Inúmeras são as vantagens da utilização de instrumentos rotatórios de níquel-titânio no preparo químico-cirúrgico, como por exemplo, melhor modelagem dos canais curvos e uma diminuição significativa no tempo de trabalho. Todavia, a maior preocupação no uso desses instrumentos tem sido a sua fratura, principalmente, por sua ocorrência estar ligada a diferentes fatores. O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da velocidade de rotação e do número de usos, no tempo de trabalho e na ocorrência de fraturas de instrumentos de dois sistemas rotatórios de níquel-titânio (K3 e RaCe), em canais simulados com mesmo ângulo de curvatura. Foram avaliados os instrumentos 25/.04 dos dois sistemas nas velocidades de 180, 350, 600 rpm ao instrumentarem 5 mm referentes à curvatura dos canais simulados. Para cada velocidade foram utilizadas limas com 1, 2 e 3 usos. Um contra-ângulo foi adaptado a um dispositivo calibrado para realizar movimentos padronizados de penetração nos canais simulados. Foram mensurados: o tempo necessário para instrumentar a curvatura do canal e a quantidade de fraturas ocorridas. Os resultados obtidos foram submetidos a ANOVA sendo em seguida empregado o teste de Tukey (&#945;=5%). Sob as condições desse experimento, o aumento da velocidade diminuiu o tempo de instrumentação em ambos os sistemas. Os instrumentos RaCe prepararam o canal em menor tempo do que os instrumentos K3 nas velocidades de 350 e 600 rpm (p<0,05), não havendo diferença em 180 rpm (p>0,05). Ocorreu maior número de instrumentos fraturados nas velocidades de 180 e 600 rpm para o sistema RaCe e de 600 rpm para o K3, e nenhuma fratura na velocidade de 350 rpm para ambos. O número de usos não influenciou o tempo de trabalho para nenhum sistema (p>0,05), porém, o número de fraturas aumentou proporcionalmente ao aumento do número de usos, exceto na velocidade de 350 rpm na qual não ocorreram fraturas. Os instrumentos RaCe apresentaram maior índice de fratura para a velocidade de 180 rpm (30%) do que para 600 rpm (13,33%). A velocidade de 350 rpm foi a mais segura para os instrumentos de ambos os sistemas. / Use of nickel-titanium rotary instruments has many advantages like better shaping of curved canals and lower working time. However, instrument fracture has always been a serious concern in root canal treatment because it involves a lot of factors. The aim of this study was to evaluate the influence of rotational speed and number of uses on the preparation time and incidence of fractures of K3 and RaCe instruments, using simulated root canals with the same angle of curvature. Nickel-titanium 25/.04- tapered instruments of both rotary systems were tested at 180, 350 and 600 rpm during shaping of 5 mm curvature’s extent. The files were used 3 times in each rotational speed. A contra-angle electric handpiece was mounted on a machine that was calibrated to deliver a constant penetration movement. Working time and incidence of fractures were measured. The results were analyzed statistically using a one-way analysis of variance with a post-hoc Tukey test (&#945;=5%). Under the conditions of this study, higher rotational speeds reduced preparation time for both rotary systems. RaCe instruments showed lower preparation time than K3 instruments at 350 and 600 rpm (p<0,05). There was no significant difference at 180 rpm (p>0,05). There was a higher incidence of fractures at 180 and 600 rpm for RaCe instruments and at 600 rpm for K3 instruments. No file breakage occurred at 350 rpm for both instruments. Preparation time was not influenced significantly by the frequency that the files were used (p>0,05). Incidence of fractures increased with an increase in the number of file usage, unless at 350 rpm in which none of the files fractured. At 180 rpm, RaCe instruments showed a higher incidence of breakage than at 600 rpm. Rotational speed of 350 rpm was the safest for both kind of instruments tested in this study.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a resistência à fadiga cíclica flexural dos instrumentos de níquel- titânio, Hyflex CM (Coltène, EUA) e TF Adaptive (SybronEndo, EUA) em diferentes situações experimentais. Todas as limas que foram selecionadas possuíam conicidade 0,04 e diâmetro de ponta 35. Utilizou-se um dispositivo desenvolvido especificamente para realizar o ensaio flexural dinâmico. Os instrumentos TF Adaptive foram divididos em 3 grupos de acordo com o ângulo de curvatura do ensaio: 45º, 60º e 90º e cada grupo subdividido em 2 subgrupos de acordo com o tipo de movimento: rotação contínua e Adaptive. Cada subgrupo era composto por 15 instrumentos TF Adaptive, totalizando 90 instrumentos. Quinze instrumentos Hyflex CM formavam o grupo 4, no ensaio com ângulo de curvatura 90 graus e rotação contínua. A simulação foi realizada em canais artificiais de aço com ângulo de 45, 60, 90 graus e raio 5m m. O número de ciclos e o tempo em segundos até a fratura foram tabulados e analisados. Entretanto, a fadiga cíclica flexural foi significante maior nos três grupos em movimento Adaptive. E as limas TF Adaptive em seu próprio movimento tiveram maior número de ciclos e tempo até a fratura quando comparadas as Hyflex CM no ensaio de 90 graus. Portanto, conclui-se que o sistema Adaptive (limas TF Adaptive + movimento Adaptive) foi mais seguro à resistência á fadiga flexural, e no ensaio de 90 graus o sistema Adaptive foi mais resistente quando comparado com as limas Hyflex CM no movimento de rotação contínua. / The aim of this work to evaluate the cyclic fatigue resistance flexural the instruments of nickel-titanium, HyFlex CM (Coltène, USA) and TF Adaptive (SybronEndo, USA) in different experimental situations. All files that were selected had 0.04 taper and tip diameter 35. We used a device developed specifically to perform the dynamic flexural test. The TF Adaptive instruments were divided into 3 groups according to the angle of curvature of the test: 45, 60 and 90 and further divided in two subgroups according to the type of movement: continuous rotation and Adaptive. Each group consisted of 15 instruments TF Adaptive totaling 90 instruments. Fifteen HyFlex CM instruments formed the group 4 in the trial of bend angle 90 degrees and continuous rotation. The simulation was performed in artificial steel angled channels 45, 60, 90 degrees and radius 5m m. The number of cycles and the time in seconds until fracture were tabulated and analyzed. However, the cyclical flexural fatigue was significantly greater in the three groups Adaptive motion. And the TF Adaptive files on your own movement had a higher number of cycles and time to fracture when the HyFlex CM compared in 90-degree test. Therefore, it is concluded that the adaptive system (TF Adaptive Motion + Adaptive files) was safer resistance to flexural fatigue, and 90 degrees test Adaptive system is more resistant when compared with the HyFlex files into continuous.

Inquestionavelmente, inovações ocorridas nos últimos anos no preparo do canal radicular revolucionaram o tratamento endodôntico. Dentre elas, destaca-se o tratamento térmico recristalizador da liga de níquel-titânio na confecção de limas endodônticas, o qual aumentou de sobremaneira sua flexibilidade e as capacidades de flexibilidade, torção e resistência à fadiga cíclica flexural quando comparadas às limas de níquel-titânio convencionais fabricadas até então. O presente estudo teve como objetivo avaliar a resistência à fadiga cíclica flexural dos instrumentos de níquel-titânio tratados termicamente Reciproc Blue R25 (VDW) e WaveOne Gold Primary (Dentsply-Maillefer) em um dispositivo desenvolvido especificamente para realizar ensaios flexurais dinâmicos. As limas selecionadas possuíam conicidade 0,08 mm e 0,07 mm respectivamente, com diâmetros de ponta 0,25 mm e foram utilizadas no motor elétrico VDW Silver Reciproc (VDW) em movimento reciprocante específico de cada sistema. Os instrumentos foram divididos em 2 grupos de 15 limas e testados em canais de aço simulados com o ângulo de 60º e raio de curvatura de 5mm. O número de ciclos e o tempo em segundos até a ocorrência de fratura dos instrumentos foram registrados e estatisticamente avaliados. As limas Reciproc Blue R25 apresentaram desempenho significativamente melhor (P<0,05), por meio do maior número de ciclos e de tempo até a fratura quando comparadas com as limas WaveOne Gold. Assim, conclui-se que o sistema Reciproc Blue R25 foi mais seguro quanto à resistência à fadiga flexural no ensaio realizado quando comparado ao sistema WaveOne Gold Primary em movimento reciprocante. / Innovations that have occurred in recent years in the preparation of the root canal have revolutionized endodontic treatment. Among them, the heat treatment of the nickel-titanium alloy in the manufacture of endodontic files, which greatly increased the flexibility, torsional and flexural fatigue resistance capacities when compared to the conventional nickel-titanium files manufactured until then. The present study aimed to evaluate the resistance to flexural cyclic fatigue of thermally treated Reciproc Blue R25 (VDW) and WaveOne Gold Primary (Dentsply-Maillefer) instruments in a device specifically developed to perform dynamic flexural tests. The selected files had taper 0.08 mm and 0.07 mm respectively, with tip diameters of 0.25 mm and were used in the reciprocating movement of each system in the VDW Silver Reciproc (VDW) electric motor. The instruments were divided into 2 groups of 15 files and tested in simulated steel channels with angle of 60º and radius of curvature of 5mm. The number of cycles and the time in seconds until the occurrence of fracture of the instruments were recorded and statistically evaluated. The Reciproc Blue R25 files presented significantly better performance (p <0.05), by the higher number of cycles and time to fracture when compared to WaveOne Gold files. Thus, it was concluded that the Reciproc Blue R25 system was safer than the WaveOne Gold Primary reciprocating system in terms of resistence of flexural fatigue

Fraturas de quadril e fêmur são um problema de saúde pública emergente, associado a um elevado índice de mortalidade e morbidade em todo mundo, com alto impacto na qualidade de vida dos pacientes. A Úlcera por Pressão (UP) é uma complicação que pode interferir para aumento destes índices. O estudo teve como objetivos identificar e caracterizar os pacientes que sofreram fratura de quadril e fêmur atendidos em um Hospital Universitário do interior Paulista; verificar a incidência e prevalência da UP e descrever a evolução das lesões até a alta; relacionar a presença de UP com as variáveis clinicas, incluindo o risco para UP por meio da Escala de Braden e o grau de independência para as Atividades de Vida Diária (AVD) pelo Índice de Katz; e analisar o valor preditivo dos escores da escala de Braden para esta população. Após aprovação pelo Comitê de Ética, foram incluídos na amostra 30 pacientes que aceitaram participar. Os dados foram coletados na admissão, no 1º dia pós-operatório ou no 5º dia de internação e na alta. Os participantes eram predominantemente do sexo feminino (53,3%), brancos (76,7%), acima dos 60 anos de idade (56,7%), alfabetizados (60%) e aposentados (33,3%). O local anatômico mais comum da fratura foi o colo do fêmur. A comorbidade mais comum foi do Sistema Cardiocirculatório (53,3%). O tempo médio entre a admissão e a cirurgia foi de 2,92 dias. O tempo total de cirurgia variou entre 2 a 4 horas. O tempo médio de internação foi 14,20 dias. A complicação mais comum no pós-operatório foi a confusão e agitação (66,7%). Em relação à independência funcional para as AVD, 50% eram totalmente dependentes na primeira e segunda avaliação e 40% no momento da alta. Quanto ao risco para UP, o escore médio da Escala de Braden na admissão foi 12,66 (DP: 2,52), no segundo momento 13,73 (DP: 3,10) e na Alta 15,03 (DP: 3,83). Para os pacientes que tiveram UP durante a internação os escores foram menores em todos os momentos (p\"0,05). A prevalência de UP foi de 33,3% e a incidência 26,6%. No momento da Alta, dos 10 casos considerados no estudo de prevalência, 9 ainda apresentavam UP. Na análise dos resultados pela regressão logística identificou-se que das covariáveis sócio-demográficas e clínicas investigadas apenas o escore da escala de Braden explicava a ocorrência da UP (p\"0,05). A análise do valor preditivo dos escores da escala de Braden pelo Teste de Fisher identificou que quanto menor a pontuação na escala, maior a quantidade de pacientes com UP no segundo e terceiro momentos (p\"0,05). / Fractures of hip and femur are an emerging public health problem, associated with a high rate of mortality and morbidity worldwide, with a high impact on the quality of life of patients. The Pressure Ulcer by (PU) is a complication that can interfere to increase these rates. The study aimed to identify and characterize the patients who suffered from hip and femur fracture treated in a University Hospital from inside Paulista; check the incidence and prevalence of UP and describe the evolution of the injury until discharge; relate the presence of the UP clinical variables, including the risk to UP by Scale of Braden and the degree of independence for the Activities of Daily Living (AVD) by Katz Index, and examine the predictive value of the scores of the scale of Braden for this population. After approval by the Ethics Committee, were included in the sample 30 patients who agreed to participate. Data were collected at admission, at 1 postoperative day or on the 5th day of hospitalization and discharge. Participants were predominantly female (53.3%), white (76.7%), over 60 years of age (56.7%), literacy (60%) and retirees (33.3%). The most common anatomical location of the fracture was the lap of the femur The most common comorbidity was System Cardiac (53.3%). The average time between admission and surgery was 2.92 days. The total time of surgery ranged from 2 to 4 hours. The average length of stay was 14.20 days. The most common complication in the postoperative period was the confusion and agitation (66.7%). Regarding the functional independence for the AVD, 50% were totally dependent on the first and second evaluation, and 40% at the time of discharge. The likelihood for UP, the scoring average of Braden Scale at admission was 12,66 (SD: 2,52), the second time 13,73 (SD: 3,10) and the High 15.03 (SD: 3,83). For patients who had UP during hospitalization the scores were lower at all times (p 0.05). The prevalence of UP was 33.3% and 26.6% incidence. At the time of Discharge, of the 10 cases considered in the study of prevalence, 9 still had UP. In the analysis of the results by logistic regression identified that the covariates socio-demographic and clinical investigated only the score of the scale of Braden explained the occurrence of UP (p 0.05). The analysis of the predictive value of the scores of the scale of the test Braden Fisher identified that the lower the score on the scale, the greater the number of patients with UP in the second and third times (p 0.05).

Esta Dissertação, submetida à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, tem como objetivo a caracterização de fratura por fadiga em componentes mecânicos. Esse estudo foi motivado por dois casos de falha: barras estabilizadoras de truques de trem para transporte de minério, e engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Foi apresentada uma revisão da literatura sobre nucleação e propagação de trincas de fadiga, sobre fadiga de contato e por flexão de dentes, os dois principais modos de falha de engrenagens, e sobre a dinâmica do truque de trem. As amostras coletadas de barras falhadas foram caracterizadas e suas superfícies de fratura foram examinadas. A trinca de fadiga iniciou-se em uma das dobras do rebaixo, em local com dano por corrosão, que favoreceram sua nucleação. Uma análise por elementos finitos foi realizada para analisar as tensões residuais devido ao processo de dobra da barra e conformação do rebaixo e as tensões devido à operação, num caso crítico de warp tracionando a barra. Os resultados mostraram que localmente a tensão de escoamento do material foi superada, especialmente nas regiões de pequeno raio de curvatura devido ao rebaixo. Para o caso das engrenagens, foi feita uma análise de confiabilidade por distribuição de Weibull com base nos tempos de vida dos componentes falhados e do restante fabricado. Do resultado inferiu-se que as falhas consistiram na \"mortalidade infantil\" dos componentes. Havia apenas uma amostra de engrenagem falhada disponível para análise, a qual foi detalhadamente caracterizada e cuja superfície de fratura foi minuciosamente estudada, a fim de determinar o modo e o mecanismo de falha, o início da trinca e, com isso, a causa da falha. Pôde-se concluir que a engrenagem falhou devido a fadiga por flexão de dente devido a um desalinhamento na montagem. Determinadas as causas das falhas, podem-se sugerir soluções, aumentando assim a confiabilidade dos componentes. As sugestões podem dizer respeito ao próprio projeto, à seleção de materiais, aos processos de fabricação, ao tratamento térmico, à montagem, ou ao sistema de lubrificação. / This Dissertation, submitted to the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, aims to characterize fatigue fracture in mechanical components. This study was motivated by two cases of failure: frame brace of train bogies for ore transportation, and gears of large transmission systems, applied to turbogenerators in cogeneration power plants. A literature review was presented on nucleation and propagation of fatigue cracks, contact and tooth bending fatigue, which are the two main modes of failure of gears, and train bogie dynamics. Samples collected of failed bars were characterized and their fracture surfaces were examined. The fatigue crack initiated at one of the bends of the \"fillister\", where corrosion damage took place - both of which favoured the nucleation. A finite element analysis was performed to analyze the residual stresses due to the bending process of the bar and the forming of the \"fillister\" and the stresses due to operation, in a critical case of warp tensioning the bar. The results showed that locally the yield stress of the material was exceeded, especially in the regions of small radius of curvature due to the \"fillister\". For the case of the gears, a reliability analysis was performed by Weibull distribution based on the lifetimes of the failed components and the remainder manufactured. From the result it was inferred that the failures consisted of the \"infant mortality\" of the components. Only one failed gear sample was available for the analysis, which was thoroughly characterised and whose fracture surface was minutely studied, in order to determine the mode and mechanism of failure, crack initiation and, hence, cause of failure. It was concluded that the gear failed due to tooth bending fatigue due to misalignment in the assembly. Having determined the causes of failures, solutions can be suggested, thus increasing the reliability of the components. Suggestions may concern the design itself, materials selection, manufacturing processes, heat treatment, assembly, or lubrication system.

Este trabalho de pesquisa visa apresentar um processo de avaliação probabilística de integridade mecânica de elementos estruturais, e ilustra sua aplicação em situações de otimização dimensional de tais elementos. O processo apresentado é baseado na análise de confiabilidade por métodos analíticos, utilizando o diagrama de avaliação de falha (FAD) como critério de falha. A escolha da curva FAD como critério de falha visa padronizar a análise de confiabilidade estrutural, permitindo a sua aplicação tanto em simulações numéricas quanto em mapas utilizados para rápidas tomadas de decisão. Os métodos de análise e o processo apresentado são aplicados em casos de estudo para mostrar a influência da percepção probabilística nas tomadas de decisão de projeto e a importância da análise de risco no dimensionamento de sistemas estruturais. / This work intends to present a process for probabilistic assessment of mechanical integrity of structural elements, and illustrates its application in situations of dimensional optimization of such elements. The presented process is based on the reliability analysis by analytical methods, using the failure assessment diagram (FAD) as failure criteria. The choice of FAD curve as a failure criteria aims to standardize the structural reliability analysis, allowing its application both in numerical simulations and in chart maps used for fast decision making. The methods of analysis and the presented process are applied in case studies to show the influence of probabilistic perception on project decision making and the importance of risk analysis in the design of structural systems.

The main goal of this work is to develop an estimation procedure for the and CTOD driving forces for circumferential surface cracks in pipelines under combined bending and internal pressure loading. It is intended that the methodology proposed here will be applicable to a significant range of pipe and crack geometries, material yielding and strain hardening characteristics as well as loading biaxiality levels. In particular, pipelines currently employed in the offshore oil and gas production industry constitute an important class of potential application for this kind of procedure, and thus the current structural integrity concerns involving the reeling of pressurized pipelines have served as a motivating theme and bridge with real-world application throughout this research. The central theoretical framework upon which the developments presented here are based is the driving force estimation scheme known as EPRI methodology. This traditional approach for estimating and CTOD relies on splitting the driving forces into elastic and plastic components. The elastic part is calculated directly from widely available stress intensity factor solutions, while the plastic part is determined using fully plastic solutions derived from power-law descriptions of material behaviour. In the first part of this work the EPRI methodology in its more conventional form is extended to cover the cases of interest, allowing the calculation of and CTOD for circumferential surface cracks in pipelines subjected to combined internal pressure and bending loadings. This is done by carrying out detailed finite element simulations of bending of pressurized cracked pipes, the results of which then allow the direct determination of non-dimensional functions that correlate (CTOD) with applied loading, consistent with the form of the original EPRI fully plastic solutions. In the second part of the work attention is given to certain drawbacks and limitations of the procedure developed in the first part. A new, alternative procedure is then proposed which aims to overcome these problems by combining the main ideas behind the EPRI methodology with concepts from strain based design. The theoretical framework underlying this development is laid out and the analytical derivation of the new driving force estimation scheme is presented. Finally, results are given in a form similar to that employed in the first part, and the two procedures are compared. While they are shown to be conceptually equivalent, the strain based methodology is argued to be more readily applicable to some important classes of real world problems. The work concludes with comments on the effects of load biaxiality over crack driving forces and with discussions on the quality, accuracy and physical meaningfulness of the non-dimensional scaling functions obtained which correlate crack driving forces to loads or strains. / O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um procedimento para estimação das forças motrizes e CTOD para trincas circumferenciais superficiais em dutos submetidos a carregamento combinado de flexão e pressão interna. Pretende-se que a metodologia aqui proposta seja aplicável a uma ampla faixa de geometrias de duto e trinca, características de escoamento e encruamento de material e níveis de biaxialidade de carregamento. Em particular, dutos atualmente empregados na exploração submarina de óleo e gás constituem uma classe importante de aplicações em potencial para procedimentos dessa natureza. Por essa razão, a avaliação de integridade estrutural de dutos pressurizados submetidos a enrolamento em carretel serve como tema motivador e ponto de conexão com a aplicação real ao longo deste trabalho. A base teórica fundamental sobre a qual se assentam os desenvolvimentos aqui propostos é o procedimento de estimação de forças motrizes de trinca conhecido como metodologia EPRI. Este método tradicional de cálculo de e CTOD separa as forças motrizes em componentes elástica e plástica. A component elástica é calculada diretamente a partir de soluções para o fator de intensidade de tensões, que se encontram amplamente disponíveis. A componente plástica, por sua vez, é determinada a partir de soluções totalmente plásticas derivadas de um modelo de lei de potência para o comportamento do material. Na primeira parte deste trabalho a metodologia EPRI em sua forma tradicional é estendida para abranger os casos de interesse, permitindo assim a determinação de e CTOD para trincas circumferenciais superficiais em dutos carregados por flexão e pressão interna. Para isto empregam-se simulações computacionais por elementos finitos, os resultados das quais permitem a determinação direta de fatores adimensionais que correlacionam (CTOD) com o carregamento aplicado de maneira consistente com as soluções totalmente plásticas da metodologia EPRI original. Na segunda parte do trabalho a atenção se volta para algumas deficiências e limitações da metodologia desenvolvida na primeira parte. Um procedimento novo é proposto como alternativa, tendo por objetivo superar estas dificuldades a partir da combinação dos principais conceitos da metodologia EPRI com ideias derivadas do projeto baseado em deformações. Apresentam-se a base teórica subjacente à estes conceitos e a derivação analítica do novo procedimento de estimação de forças motrizes. Finalmente, resultados semelhantes aos obtidos na primeira parte são calculados e os dois procedimentos são comparados. Embora ambos sejam conceitualmente equivalentes, argumenta-se que o procedimento baseado em deformações é mais imediata e convenientemente aplicado a algumas classes importantes de problemas práticos. O trabalho encerra com comentários acerca dos efeitos de biaxialidade de carregamento sobre as forças motrizes de trinca e com discussões sobre a acurácia, relevância, e significância física das funções adimensionais que escalam as forças motrizes com cargas ou deformações.

Este trabalho busca avaliar o efeito da sobrepressão interna na avaliação crítica de engenharia (ECA) de dutos submersos sujeitos a flambagem lateral controlada, que essencialmente consiste na análise de carregamentos combinados associados a grandes deformações longitudinais. O objetivo principal é avaliar a viabilidade da adoção de corpos-de-prova SENT na avaliação da resistência à fratura em dutos sujeitos a esforços combinados utilizando procedimentos analíticos que incorporam do aumento das forças motrizes devido à sobrepressão interna. Este estudo apresenta uma revisão sobre os procedimentos de ECA utilizados em dutos submersos e sobre o efeito da pressão interna na capacidade de deformação de dutos. Os procedimentos adotados atualmente e procedimentos alternativos são discutidos e implementados em um problema prático envolvendo diferentes razões de diâmetros por espessuras, expoentes de encruamento, níveis de sobrepressão e deformação longitudinal. Alguns casos selecionados são comparados com soluções elasto-plásticas de J, e.g. EPRI. Os resultados apresentados fornecem uma boa compreensão sobre as vantagens e limitações de cada procedimento, incluindo a possibilidade de estender sua aplicação além do limite normativo de 0,4% de deformação longitudinal. / This work aims to evaluate the effect of internal overpressure on the engineering critical assessment (ECA) of submarine pipelines subjected to controlled lateral buckling, which essentially consists of the analysis of combined loading with large longitudinal strains at the buckle crown. The main goal is to evaluate the feasibility of using SENT specimens to characterize the fracture resistance in the assessments of pipelines subjected to combined loadings using analytical procedures that takes into account the increase of crack driving force due to internal overpressure. This study presents a revision about ECA procedures used in submarine pipelines and about the effect of biaxial stresses their tensile strain capacity. Both standard and alternative procedures are discussed and implemented in a practical problem involving different diameter to thickness ratios, hardening exponents, levels of internal pressure and longitudinal strain. Some selected cases are compared with full elastic-plastic J solutions, e.g. EPRI. The results provide useful insights regarding the advantage and limitations of each procedure, including the possibilities to extend their applicability beyond the standard limit of 0,4% of longitudinal strain.

Este trabalho trata sobre o estudo numérico das forças motrizes (J e CTOD) em corpos-de-prova SE(T), usualmente extraídos da junta soldada do componente estrutural defeituoso, especificamente dutos submarinas (risers) com trincas circunferências alocadas no metal de solda. Durante o processo de instalação (reeling method) o duto é submetido a grandes carregamentos cíclicos (principalmente momentos de flexão) os quais introduzem fortes deformações plásticas (~2 e ~3%) afetando diretamente a integridade estrutural e a operação segura do sistema dutoviário. Procedimentos correntes aplicados na determinação da tenacidade à fratura de materiais, frequentemente, baseiam-se no coeficiente adimensional de proporcionalidade plástica (o fator n) e tem se mostrado válido em espécimes homogêneos. Para configurações com dissimilaridade mecânica, a aplicação direta deste método fica comprometida pelo grau de complexidade que existe entre a relação acoplada das forças motrizes (J e CTOD) e carregamento remoto com a dissimilaridade mecânica introduzida pelo processo de soldagem. O objetivo da presente tese é desenvolver um procedimento numérico de estimação de parâmetros de mecânica da fratura aplicáveis em configurações não padronizadas SE(T) para condições de dissimilaridade mecânica (weld strength mismatch). Uma extensiva análise de elementos finitos é desenvolvida na obtenção dos fatores n aplicáveis para espécimes SE(T) com várias profundidades de trincas (a/W) e níveis de dissimilaridade mecânica (My) para dois tipo de carregamento: garra (clamped end) e pino (pin loading). Três diferentes, mas correlatos métodos são aplicados para a obtenção acurada dos fatores n em condição de dissimilaridade mecânica, a saber, são: trabalho plástico, separação de cargas e carga limite. Os efeitos tridimensionais são analisados de forma sistemática para diferentes valores de espessura (B/W) e comprimentos do espécime (H/W) com a finalidade de avaliar a robustez das soluções obtidas das análises em estado plano de deformação. Finalmente, os resultados obtidos fornecem suporte para uso de espécimes SE(T) em procedimentos de avaliação de defeitos em dutos soldados submetidos a carregamento de flexão. / This work focuses on the numerical study of crack driving forces (J and CTOD) on single edge notch in tension (SE(T)) specimens usually extracted from defective structural components, specifically, circumferentially welded cracked pipes. The most efficient procedure to deploy submarine pipes (risers) on the sea floor is the reeling method. This procedure introduces a huge amount of cyclic loading to the girth welded pipe during the installation causing permanent plastic deformation (around ~2 to ~3%), which can affect the structural integrity and safe operation of the pipeline system. Current material fracture toughness procedures rely upon accuracy of proportionality plastic coefficient (also known n factor), which has to be effective for homogeneous condition. For mismatched configurations, where the strength of the weld metal is higher than the strength of base metal (also referred as overmatching), the direct applicability of such procedures remains a key aspect for defect assessment procedures and fitness for service codes, due to the complexity of the univocal relationship between crack driving forces and remote loading and the weld strength mismatch effect. The goal of the present thesis is to develop an estimation procedure of fracture mechanics parameters (J and CTOD) for SE(T) specimens in heterogeneous conditions. Extensive finite element analyses were conducted in order to obtain n factors for mismatched SE(T) specimens with varying crack lengths (a/W), different levels of overmatch (My) and two loading schemes (clamped and pin loading). Three different but related methods are applied to compute the n factor for welded mismatch configurations, namely the plastic work, load separation and limit load method. Also, the 3D effects are systematically analyzed for different thickness (B/W) and different specimen lengths (H/W) in order to prove the robustness of the proposed solutions derived from FE analyses in plane strain conditions. Finally, the results provide strong support for the use of constraint designed SE(T) specimens in fracture assessments of circumferential surface cracks in girth welded pipes subjected to bending moment.

Este trabalho apresenta um conjunto extenso de análises 3-D administrado em espécimes de fratura padronizados, incluindo espécimes SE(T) carregados por pino e por garra, e dutos com defeitos longitudinais com tamanhos de trinca variados. O objetivo é examinar os efeitos 3-D na correlação de comportamento de fratura para as configurações de trinca analisadas usando a metodologia J-Q. Uma medida de restrição por sobre a frente de trinca, dado por um parâmetro hidrostático médio, Qs, é empregada para substituir a medida de restrição de estado plano de deformação, Q. Alternativamente, uma medida local de restrição que avalia a região da camada central do espécime, Qm, também é utilizada. As extensas análises numéricas tridimensionais aqui apresentadas providenciam um conjunto representativo de soluções que provêem apoio adicional ao uso de espécimes SE(T) especialmente projetados para avaliação de defeitos em dutos e vasos de pressão. / This study describes an extensive set of 3-D analyses conducted on conventional fracture specimens, including pin-load and clamped SE(T) specimens, and axially cracked pipes with varying crack configurations. The primary objective is to examine 3-D effects on the correlation of fracture behavior for the analyzed crack configurations using the J-Q methodology. An average measure of constraint over the crack front, as given by an average hydrostatic parameter, denoted Qs, is employed to replace the plain-strain measure of constraint, Q. Alternatively, a local measure of constraint evaluated at the midthickness region of the specimen, denoted Qm, is also utilized. The extensive 3-D numerical analyses presented here provide a representative set of solutions which provide further support for using constraint-designed SE(T) specimens in fracture assessments of pressurized pipes and cylindrical vessels.