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.

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

A realização do presente trabalho permitiu o estudo dos micromecanismos de deformação e fratura da liga de titânio Ti-6Al-4V, utilizada comercialmente para a fabricação de biomateriais metálicos. As técnicas empregadas para a análise do material em estudo foram: microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e a difração de raios X (DRX). Estudar a influência e comportamento das diversas fases existentes em ligas de titânio é importante para se avaliar o comportamento de trincas nas ligas de titânio com alta resistência mecânica, que possuem microestrutura fina, relacionando a presença das fases alfa (α), beta (β) e alfa+beta (α+β) com a resistência do material. A avaliação in situ dos micromecanismos de deformação e fratura foi realizada por MET e também foi feito o estudo das transformações de fase durante o resfriamento em ligas de titânio, por MET, utilizando-se as técnicas de campo claro, campo escuro e difração de elétrons (DEAS), em área selecionada. Após tratamento térmico foram observadas as diferenças entre a quantidade das fases α e β, em relação à microestrutura original do material para diferentes condições utilizadas no tratamento térmico aplicado à liga metálica. Observou-se a presença da microestrutura lamelar, formada durante o resfriamento no campo β, promovendo a transformação de parte da estrutura alfa secundária em beta, que se encontrava retida entre as lamelas de alfa. / This present work allowed the study of deformation and fracture micromechanisms of titanium alloy Ti-6Al-4V, used commercially for the manufacture of metallic biomaterials. The techniques employed for the analysis of the material under study were: scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). The study of the influence and behavior of the phases present in titanium alloys is important to evaluate the behavior of cracks in titanium alloys with high mechanical strength, which have fine alpha (α), beta (β) and alpha+beta (α+β) microstructure, linking the presence of the phases with the strength of the material. The evaluation in situ of deformation and fracture micromechanisms were performed by TEM and was also a study of phase transformations during cooling in titanium alloys, using the techniques of bright field, dark field and diffraction of electrons in the selected area. After heat treatment differences were observed between the amount of in relation to the original microstructure of the β and α phases material for different conditions used in heat treatment applied to the alloy. The presence of lamellar microstructure formed during cooling in the β field was observed, promoting the conversion of part of the secondary alpha structure in β phase, which was trapped between the lamellar of alpha.

Os moinhos de bolas são equipamentos presentes em plantas de mineração, sendo uma máquina importante no circuito de cominuição de minérios. Em função de inúmeros fatores como, por exemplo, projeto, fabricação, sobrecarga no equipamento, falta de manutenção e procedimentos de operação inadequados, são desenvolvidas descontinuidades nos componentes estruturais desse equipamento. Os componentes estruturais dos moinhos, basicamente, corpo, tampas e munhões, além do custo elevado, possuem prazos de fabricação que podem variar de dois a três anos dependendo da demanda do mercado. Portanto é cada vez mais necessário que as descontinuidades detectadas nesses componentes sejam corretamente avaliadas. Neste trabalho analisaram-se pela mecânica da fratura a criticalidade de descontinuidades, tais como trincas constatadas em um munhão de um moinho de bolas e compararam-se os valores teóricos de taxa de propagação (crescimento) dessas descontinuidades com valores reais obtidos por meio de inspeções periódicas realizadas neste componente. A nucleação das trincas foi causada por falta de lubrificação nos mancais do moinho, gerando esforços térmicos circunferenciais no munhão, em que a temperatura estimada do contato munhão e bucha atingiu a faixa de 100 °C a 150 °C. No período analisado, os resultados obtidos por meio da norma BS7910 mostraram-se mais próximos dos valores reais do que a norma ASME Seção XI, Apêndice A. O tamanho da trinca mais crítica foi aceito pelos critérios da norma BS7910 e aprovado apenas na condição de emergência da norma ASME Seção XI, Apêndice A. / The grinding ball mills are equipments present in mining plants, being important in the ore comminution circuits. Depending on numerous factors, such as, for example, design, manufacturing, overloads, poor maintenance and inadequate operating procedures, flaws are developed in the structural components of this equipment. The structural components of a mill, basically, shell, heads and trunnions, besides high costs, have lead times that might vary from two to three years, according to market demand. Therefore, it becomes increasingly necessary that any flaws in those components to be properly evaluated. This paper analyzed the fracture mechanics of the criticality of flaws, such as cracks observed in a ball mill trunnion and compared the theoretical values of growth rate of these defects with actual values obtained through periodic inspections performed in this component. The cracks nucleation was caused by lack of lubrication in the trunnion bearings, generating circumferential thermal stresses, thus the estimated temperature of the trunnion and bushing contact achieved the range 100 °C to 150 °C. During the analyzed period, the results obtained by the standard BS7910 proved to be closest to the actual values than the standard ASME, Section XI, Appendix A. The most critical crack size was accepted by the criteria of the BS7910 and approved only on emergency condition of ASME Section XI, Appendix A.

Orientador: Leandro Palermo Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:40:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_LuisPedrodaCostaPintodeFigueiredoe_M.pdf: 2408508 bytes, checksum: 43fa464a6dd27ded13565960086fb484 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Na presente dissertação são estudados problemas de estados planos. A avaliação de fatores de intensidade de tensão em problemas com trincas ou do campo de deslocamentos e de tensões em meio continuo usando o Método dos Elementos de Contorno é o principal objetivo deste estudo. Problemas elásticos em meio continuo são resolvidos com a equação integral de contorno de deslocamento e o Método dos Elementos de Contorno Dual (DBEM) é aplicada para resolver os problemas de trinca em análise de mecânica da fratura elástico linear que é baseada em ambas equações integrais de contorno, a de deslocamentos e a de forças superficiais. Os parâmetros das funções de forma são definidos para as extremidades do elemento para elementos de contorno. Elementos contínuos e descontínuos podem ser usados no contorno e na trinca. O ponto de carregamento é posicionado no interior do elemento tanto para elementos contínuos como para descontínuos. Os problemas com ou sem as trincas internas, de borda e em forma de 'v' são analisadas e mostradas com precisão com a formulação presente. Os fatores de intensidade de tensão são obtidos através do método da extrapolação de deslocamentos / Abstract: Plane problems are studied in this dissertation. The assessment of stress intensity factors of crack problems or displacements and the stress fields in the continuum media using the Boundary Element Method are the aim of this study. Elastostatic problems in the continuum media are solved using the displacement boundary integral equation and the Dual Boundary Element Method (DBEM) is applied to solve the crack problems of the linear elastic fracture mechanics, which is based on both the displacement and the traction boundary integral equations. The shape functions parameters are defined at the ends of the boundary elements. Continuous and discontinuous boundary elements can be used on the boundary or on the crack. The collocation point is placed to the inside of continuous or discontinuous elements. The plane problems without or with embedded, edge and kinked cracks are analyzed to show the accuracy of the present formulation. The stress intensity factors are obtained with the displacement extrapolation method / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T11:46:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_PauloDore_D.pdf: 9884084 bytes, checksum: 4a62853de86ca00ea50cc787686f1101 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho é proposto um modelo matemático semi analítico, para simulação de propagação de fraturas induzidas hidraulicamente em rochas portadoras de hidrocarbonetos. o modelo leva em conta a variação das três dimensões da fratura (abertura, altura e comprimento) durante o processo de propagação. A exemplo de outros modelos pseudo tridimensionais existentes na literatura, algumas hipóteses básicas são admitidas pelo modelo, tais como o fluxo unidimensional no interior da fratura, contraste simétrico de tensões confinantes e ausência de contraste de propriedades mecânicas entre a zona de interesse e as zonas adjacentes. As relações fundamentais utilizadas pelo modelo são a equação de England e Green, para determinação da abertura da fratura, equação de fluxo entre placas paralelas, para determinar a distribuição de pressão no interior da fratura, equação de Rice, que fornece uma relação entre a altura da fratura e a pressão de propagação e, por fim, equação da continuidade, que determina a perda de fluido devida à filtração pelas faces da fratura. O critério de propagação da fratura baseia-se no conceito de fator crítico de intensidade de tensões. Algumas simulações numéricas foram feitas, comparando os resultados do modelo desenvolvido com simuladores apresentados na literatura e utilizados na indústria, obtendo uma boa concordância. São apresentados alguns resultados de simulações em laboratório. É desenvolvida uma metodologia de análise de fechamento da fratura, com base no declínio de pressão, que permite uma avaliação da fratura resultante de uma operação de fraturamento e sua comparação com os objetivos previstos no projeto, constituindo-se numa importante ferramenta para engenheiros de campo / Abstract: This investigation describes a semi-analytical model which simulates fracture propagation in petroleum reservoir rocks. The model permits evaluating the three fracture dimensions parameters (width, height and length) during propagation. Like other pseudo 3D models, some assumptions are used to solve the fracture three-dimensional propagation problem, such as one-dimensional fluid flow in the crack, symmetrical confining stress contrasts and no contrasts in Young' s moduli and Poisson' s ratio. The governing equations of the model are: England & Green equation, which is used to determine the width-opening pressure relationship; fluid flow equation , to describe the pressure distribution in the crack; Rice's equation, to describe a relationship between crack height and propagation pressure and the mass continuity equation, which describes the leak-off-flow at the crack surface. The fracture propagation criteria is based on the concept of critical stress intensity factor (or fracture toughness). Numerical simulations were made and compared with existing simulators results and good agreements were found. Some laboratory results are shown. A fracture closure analysis based on the pressure decline is described; it is an important tool to verify the success of a hydraulic fracturing simulator / Doutorado / Doutor em Engenharia de Petróleo