O desenvolvimento de trabalhos relacionados à compreensão do fenômeno de limiar de fadiga ou fator de intensidade de tensão limite (&#916K0), tem possibilitado a aplicação de medidas de segurança para evitar acidentes ou perdas. Estas medidas vão desde a avaliação e substituição de peças contendo falhas até o estabelecimento de prazos entre inspeções. O conhecimento mais aprofundado dos mecanismos que induzem ou promovem o fechamento de trinca por fadiga, auxilia na avaliação dos resultados obtidos para &#916K0 e permite o conhecimento mais preciso deste valor, introduzindo o parâmetro &#916K0,ef. Estudou-se o crescimento de trinca por fadiga para a liga aeronáutica 7050-T73651 com decaimento de &#916K para determinação de &#916K0. Foi considerado o efeito de fechamento de trinca para se verificar o valor de &#916K0,ef para a orientação de laminação LT. Foi verificada a eficiência das equações de Priddle e de Donahue para se prever o comportamento da curva da/dN versus &#916K em função dos parâmetros da equação de Paris e características do material. / The recent development of works on the fatigue threshold phenomenon has provided powerful knowledge applicable to reliability practices such as the replacement of parts or the establishment of periods between inspections. A better understanding of the mechanisms leading to fatigue crack closure has permitted investigators to describe more accurately &#916K0 values, thus introducing a new &#916K0,eff parameter. In this work, fatigue crack growth was carried out on the aeronautics aluminum alloy 7050-T73651 with &#916K decreasing in order to determine &#916K0. Fatigue crack closure effects were considered as to verify the &#916K0,eff value for the LT direction. The ability of the equation of Priddle and that of Donahue to predict the behaviour of da/dN versus &#916K curves based on the parameters m and C from Paris equation and on the materials characteristics was verified.

O desenvolvimento de trabalhos relacionados à compreensão do fenômeno de limiar de fadiga ou fator de intensidade de tensão limite (&#916K0), tem possibilitado a aplicação de medidas de segurança para evitar acidentes ou perdas. Estas medidas vão desde a avaliação e substituição de peças contendo falhas até o estabelecimento de prazos entre inspeções. O conhecimento mais aprofundado dos mecanismos que induzem ou promovem o fechamento de trinca por fadiga, auxilia na avaliação dos resultados obtidos para &#916K0 e permite o conhecimento mais preciso deste valor, introduzindo o parâmetro &#916K0,ef. Estudou-se o crescimento de trinca por fadiga para a liga aeronáutica 7050-T73651 com decaimento de &#916K para determinação de &#916K0. Foi considerado o efeito de fechamento de trinca para se verificar o valor de &#916K0,ef para a orientação de laminação LT. Foi verificada a eficiência das equações de Priddle e de Donahue para se prever o comportamento da curva da/dN versus &#916K em função dos parâmetros da equação de Paris e características do material. / The recent development of works on the fatigue threshold phenomenon has provided powerful knowledge applicable to reliability practices such as the replacement of parts or the establishment of periods between inspections. A better understanding of the mechanisms leading to fatigue crack closure has permitted investigators to describe more accurately &#916K0 values, thus introducing a new &#916K0,eff parameter. In this work, fatigue crack growth was carried out on the aeronautics aluminum alloy 7050-T73651 with &#916K decreasing in order to determine &#916K0. Fatigue crack closure effects were considered as to verify the &#916K0,eff value for the LT direction. The ability of the equation of Priddle and that of Donahue to predict the behaviour of da/dN versus &#916K curves based on the parameters m and C from Paris equation and on the materials characteristics was verified.

[pt] Após identificar que uma trinca de fadiga permanecia fechada durante parte do ciclo, Elber assumiu que o dano era induzido apenas pela fração do carregamento acima da carga necessária para abrir a trinca. Diversos modelos foram propostos utilizando o Delta Keff como força motriz da propagação, como os modelos da faixa plástica (strip-yield), que são amplamente utilizados para prever vida residual de componentes trincados. Embora o fenômeno do fechamento da trinca esteja provado, sua real importância na propagação da trinca de fadiga ainda é controversa. Outros mecanismos, além do fechamento da trinca, foram utilizados na tentativa de explicar os efeitos de sequência do carregamento na propagação em amplitude variável como o campo de tensão residual à frente da trinca. Mesmo após mais de 50 anos de pesquisas desde a proposição da primeira regra de propagação por Paris ainda não há consenso nem sobre o mecanismo nem sobre a modelagem. Esse trabalho tem como objetivo apresentar uma modelagem para prever propagação da trinca de fadiga com base na hipótese de que o dano acumulado por deformação plástica seria a força motriz para propagação. A modelagem proposta se diferença de outros modelos de acúmulo de dano por permitir que o contato existente entre as superfícies da trinca exerça influência sobre as deformações plástica à frente de sua ponta. Os resultados mostram que a modelagem proposta possui capacidade de reproduzir curvas de propagação semelhante ao modelo strip-yield. / [en] After identify that a fatigue crack remains closed during part of the load cycle, Elber assumed the damage was induced only by the cycle part over the load required to open the crack. Several models were developed based on Delta Keff as the strip-yield ones, which are widely used to predict residual lives of cracked components. Although the crack closure phenomenon is well proven its actual significance for the propagation is still controversial. Others mechanisms, beyond the crack closure, were used in trying to explain the sequence effects on variable amplitude crack propagation like the residual stress field ahead of the crack tip. However even after more than 50 years of research since the first propagation rule proposed by Paris there is no neither about the mechanism neither about modelling. This work has the aim of present a modelling to predict fatigue crack growth based on the hypothesis that the damage accumulated by cyclic plastic strain would be propagation the drive force. The modelling proposed differs from others damage accumulation models by allowing the existed contact between the crack surfaces to exercise its influence on plastic strain ahead of the crack tip. The results show that the proposed model is able to reproduce propagation curves similar to the model strip-yield.

Apresenta-se um estudo, por meio do método dos elementos finitos, de problemas quase-estáticos de trincas em materiais anisotrópicos. Os fatores de intensidade de tensão em modo misto de carregamento foram determinados utilizando-se as metodologias da integral Jk, da correlação dos deslocamentos e da integral de fechamento de trinca modificada. Para a integral Jk, foi desenvolvida uma formulação baseada nas leis da conservação da elasto-estática e das integrais independentes do percurso. Na expressão, para a integral J2 levou-se em consideração o termo não singular da representação analítica do campo de tensões. Desta forma, foi obtida uma expressão analítica para a descontinuidade na densidade de energia de deformação, presente na integral J2. Com os valores da integral Jk, os fatores de intensidade de tensão puderam ser determinados diretamente. Com a mesma sistemática, desenvolvida para a integral J2, determinou-se a integral J1 para problemas envolvendo carregamento nas faces da trinca. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados presentes na literatura considerando ortotropia de material, ainda que para algumas configurações o mesmo é tratado como um caso de anisotropia geral. Assim como a integral J1 a integral J2 mostrou-se independente do contorno envolvendo a ponta da trinca. / A study is proposed based on crack quasi-static problems in anisotropic materials by the finite element method. The mixed-mode stress intensity factors were determined by the Jk integral, displacement correlation and modified crack closure integral methodologies. The Jk integral was derived from a conservation law of linear elasticity theory. In the formulation to obtain the J2 integral the non-singular term in the stress fields was considered. An analytical expression was obtained to discontinuity of the strain energy density in the crack faces, presented by J2 integral. A similar approach was applied to determine J1 integral in crack surface traction problems. The results confer with the results present in the literature considering orthotropic materials. In some configurations the problem is treated from general anisotropy theory. In the same way that J1 integral the path-independence property was established to J2 integral.

Apresenta-se um estudo, por meio do método dos elementos finitos, de problemas quase-estáticos de trincas em materiais anisotrópicos. Os fatores de intensidade de tensão em modo misto de carregamento foram determinados utilizando-se as metodologias da integral Jk, da correlação dos deslocamentos e da integral de fechamento de trinca modificada. Para a integral Jk, foi desenvolvida uma formulação baseada nas leis da conservação da elasto-estática e das integrais independentes do percurso. Na expressão, para a integral J2 levou-se em consideração o termo não singular da representação analítica do campo de tensões. Desta forma, foi obtida uma expressão analítica para a descontinuidade na densidade de energia de deformação, presente na integral J2. Com os valores da integral Jk, os fatores de intensidade de tensão puderam ser determinados diretamente. Com a mesma sistemática, desenvolvida para a integral J2, determinou-se a integral J1 para problemas envolvendo carregamento nas faces da trinca. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados presentes na literatura considerando ortotropia de material, ainda que para algumas configurações o mesmo é tratado como um caso de anisotropia geral. Assim como a integral J1 a integral J2 mostrou-se independente do contorno envolvendo a ponta da trinca. / A study is proposed based on crack quasi-static problems in anisotropic materials by the finite element method. The mixed-mode stress intensity factors were determined by the Jk integral, displacement correlation and modified crack closure integral methodologies. The Jk integral was derived from a conservation law of linear elasticity theory. In the formulation to obtain the J2 integral the non-singular term in the stress fields was considered. An analytical expression was obtained to discontinuity of the strain energy density in the crack faces, presented by J2 integral. A similar approach was applied to determine J1 integral in crack surface traction problems. The results confer with the results present in the literature considering orthotropic materials. In some configurations the problem is treated from general anisotropy theory. In the same way that J1 integral the path-independence property was established to J2 integral.