Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-10-24T14:24:29Z No. of bitstreams: 1 2013_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 2796154 bytes, checksum: 327a02a13fe99f4fe1cd1f0fa6eeb4da (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-24T15:10:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 2796154 bytes, checksum: 327a02a13fe99f4fe1cd1f0fa6eeb4da (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-24T15:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 2796154 bytes, checksum: 327a02a13fe99f4fe1cd1f0fa6eeb4da (MD5) / A presente tese visa investigar o domínio de atuação do conceito de distância crítica considerando a estocasticidade da falha por fadiga. Como ferramenta numérica propõe uma abordagem probabilística baseada na análise de confiabilidade para avaliar a falha por fadiga utilizando a Teoria da Distância Crítica na formulação da função de estado limite de falha. Para tanto, simulações numéricas foram conduzidas tendo como dados de entrada os parâmetros de fadiga do aço ASTM A743 CA6NM e as características geométricas de espécimes entalhados para investigar o comportamento estocástico das predições da tensão na distância crítica e do limiar de propagação de trincas. Probabilisticamente o modelo de confiabilidade foi verificado a partir da análise de sensibilidade dos parâmetros que controlam a falha por fadiga, a previsão da margem de segurança e a estimação da probabilidade de falha. Os resultados mostraram que o conceito de distância crítica se comporta bem em um domínio de entalhes agudos até suaves e que relações entre o raio do entalhe e o tamanho da seção transversal na região do entalhe da ordem de 1% podem marcar a transição entre entalhe agudo e suave. As predições da distância crítica, da tensão na distância crítica e do limiar de propagação de trincas são sensíveis aos parâmetros associados ao limite de fadiga do espécime entalhado independentemente da geometria e da abordagem adotada. Além disso, verificou-se que o conhecimento da distribuição de probabilidade das funções de resistência e de solicitação permite a estimação da tensão de resistência à fadiga média para dada probabilidade de falha, bem como, a previsão da probabilidade média de falha para dado nível de solicitação. Essas informações são de grande valia para a otimização de projetos mecânicos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This thesis aims to investigate the work domain of critical distance concept considering the stochasticity of the fatigue failure. As a numerical tool it is proposed a probabilistic approach based on reliability analysis to assess fatigue failure using the Theory of Critical Distances on the formulating of the limit state of failure. Therefore, numerical simulations were carried out using fatigue parameters of ASTM A743 CA6NM alloy steel and geometrical characteristics of notched specimens as input data to investigate the predicted stochastic behavior of the stress on the critical distance and of the threshold stress intensity factor. Probabilistically the reliability model was verified from the sensibility analysis of the parameters which control the fatigue failure, of the predictions of safety margin and of the estimates of probability of failure. The results showed that the concept of critical distance behaves well from sharp notches until blunt and that relations between the notch root radius and the net section of the order of 1% can mark the transition between sharp and blunt notches. The predictions of the critical distance, of the fatigue stress on the critical distance and of the threshold stress intensity factor are sensitive to the parameters associated to notch endurance limit regardless of the geometry and the critical distance approach adopted. Furthermore, the knowledge about the probability density functions of the capacity and demand allows the estimation of the mean fatigue strength to specific probability of failure, as well, the prediction of the mean strength for a specific probability of failure, as well, allows the prediction of the mean probability to failure for a requested level of load. Those informations are valuable to mechanical design optimization.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-01-28T11:29:02Z No. of bitstreams: 1 2012_AlexanderFrancoHernández.pdf: 5761339 bytes, checksum: e16c1e0c6ff4065c6f3a49335dd77ad4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2013-03-01T13:12:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_AlexanderFrancoHernández.pdf: 5761339 bytes, checksum: e16c1e0c6ff4065c6f3a49335dd77ad4 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-01T13:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_AlexanderFrancoHernández.pdf: 5761339 bytes, checksum: e16c1e0c6ff4065c6f3a49335dd77ad4 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi a comparação dos efeitos dos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento, bem como da tensão normal média devida à flexão, na microestrutura e na resistência à fadiga da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta, obtida somente por metalurgia do pó a partir da utilização de pós elementares no estado hidrogenado. Os pós elementares hidrogenados foram misturados em moinho planetário, prensados uniaxial e isostaticamente a frio e sinterizados a 1500 ºC em forno a 10-7 torr. Foram elaborados 35 corpos de prova. Destes, 23 foram submetidos aos ensaios de fadiga por flexão em quatro pontos após o processo de sinterização, os outros 12 foram ensaiados depois de solubilizados (1100 o C por 3h a 10-7 torr) e envelhecidas (400 o C por 72h a 10-4 mbar). Para caracterização do material, foram utilizadas técnicas de microscopia ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análise via EDS, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), determinação do teor de Oxigênio, da densidade e das propriedades mecânicas (microdureza Vickers, fadiga por flexão em quatro pontos). Foram utilizados os modelos de Goodman, Gerber, SWT, Soderberg, Morrow, Kwofie e Walker para a análise da influência da tensão normal média na resistência à fadiga. Analisaram-se também a densificação e a microestrutura da liga. Os resultados dos ensaios de flexão pulsante em quatro pontos foram Se (106 ) ≈ 88 MPa. A análise da microestrutura indicou que as amostras apresentaram tendência de formação de precipitados da fase alfa (α). Verificou-se que as tensões médias não influenciaram significativamente o valor da resistência à fadiga. O tratamento de envelhecimento realizado não influenciou a resistência à fadiga, mas o modo da fratura. Dentre os modelos aplicados, Kwofie foi o único capaz de capturar o efeito da influência das tensões médias na resistência à fadiga nos espécimes ensaiados. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The main objective of this study was to compare the effects of aging and solubilization heat treatment as well as of the average normal stress due to bending on microstructure and fatigue resistance of Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy, obtained only by metallurgy powder from the elemental powders in the hydride state. The elemental powders were mixed in a planetary mill, pressed by uniaxial and cold isostatical pressing and then sintered for 3 hours at 1500 °C in vacuum (10-7 Torr). 35 specimens were manufactured. 23 of them were tested under four point bending fatigue conditions after the sintered process. The others 12 specimens were solubilized (at 1100 o C for 3h at 10-7 torr) and aged (at 400 o C for 72h at 10-4 mbar) and then the same tests were conducted. The material characterization was conducted by the following techniques: optical microscopy, scanning electron microscopy, EDS analysis, transmission electron microscopy, density and oxygen analysis. The mechanical tests applied were microhardness (Vickers) and bending fatigue at four points. It was applied several models (Goodman, Gerber, SWT, Soderberg, Morrow, Kwofie and Walker) to analyze the influence of mean stress on fatigue strength. The densification and the alloy microstructure were also analyzed. The bending fatigue resistance limit found during the fatigue tests for the studied material was Se (106 ) ≈ 88 MPa. The microstructural study showed a formation trend of α phase precipitates. Verificou-se que as tensões médias não influenciaram significativamente o valor da resistência à fadiga. It was observed that mean stress did not affect significantly the average value of the fatigue strength. The aging treatment produced no improvement on the fatigue strength, however, it influenced the fracture mode. Among the models studied, Kwofie’s was the one that best explained the influence of mean stress on fatigue strength of this alloy.

Tese (doutorado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2010-11-24T17:57:45Z No. of bitstreams: 1 2010_AidaAlvesFadel.pdf: 12583940 bytes, checksum: 5397d2e3fff17d1e58735f16c0504567 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-11-30T22:23:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_AidaAlvesFadel.pdf: 12583940 bytes, checksum: 5397d2e3fff17d1e58735f16c0504567 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-11-30T22:23:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_AidaAlvesFadel.pdf: 12583940 bytes, checksum: 5397d2e3fff17d1e58735f16c0504567 (MD5) / O presente trabalho é de natureza experimental e, visa apresentar uma avaliação da influência da carga de esticamento aplicada a cabos condutores de energia elétrica, sobre a vida útil destes elementos. O estudo, baseado na análise da resistência à fadiga por fretting, tem como foco o levantamento da curva Curva de Wöhler ou S-N de determinada montagem cabo/grampo. Para tal, foi realizado um total de 41 ensaios de vibração em amostras de 41,5m de comprimento do cabo IBIS (CAA 397,5 MCM)/ grampo de suspensão mono articulado submetidas a cargas de esticamento referentes à carga média diária de tração, conhecida como EDSi (Every Day Stress) de 20% e 30%. Os ensaios foram executados, de acordo com as recomendações da CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978), em uma bancada de 46,8 metros de comprimento, em ambiente climatizado, com sistema de controle dos equipamentos totalmente automatizado. Testes adicionais foram realizados para determinar o erro inserido pela fórmula de Poffenberger-Swart (1965), P-S, que é uma expressão numérico-empírica usada para correlacionar o nível de tensão nominal (na região da falha) ao deslocamento provocado pela vibração no cabo (medido em uma posição padrão a partir do grampo de suspensão). Para a combinação cabo-grampo usada, a curva experimental obtida foi comparada à Curva Limite de Segurança da CIGRE (CSBL), que é empregada no projeto das linhas de transmissão, apresentando vidas 4,5 a 13,5 vezes maiores do que as previstas pela curva padrão CSBL. A vida da mesma montagem sofreu uma redução de cerca de 50% quando a carga foi elevada da EDS de 20% para 30%. Neste trabalho são ainda avaliadas as características associadas ao aspecto e posicionamento das falhas obtidas em cada amostra de cabo ensaiada, na tentativa de definir um padrão de falhas para diferentes níveis de EDS e amplitude. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this experimental work is to evaluate the effects of aeolian vibration, concerned to the reduction of aerial conductor´s life, when these structures are subjected to high levels of EDSii (Every Day Stress). The study, based on fretting fatigue resistance has it focus on the construction of a Wöhler Curve for a chosen cable/clamp set. A total of 41 vibration experiments has been conducted on IBIS (CASR 397,5 MCM) conductor samples, which were attached by a monoarticuled suspension clamp to an experimental rig. Samples were, tested with EDS of 20% and 30% Tests were performed according to CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978) recommendations in a rig fully instrumented and closed loop controlled, with a total span of 46,8 meters operating on a climatized environment. Further tests using strain gauges were performed to determine the amount of error that is carried on the stress calculation by the application of Poffenberger-Swart formula (P-S), (1965) which is an analytical experimental expression used to correlate nominal stress level (at the failure region) to vibration displacement (measured at a standard distance from the clamp). The fretting fatigue resistance limits, measured through the experimental procedure, were then compared to the limits imposed by CIGRE on its Save Border Line curve, which is applied as design standard for energy lines, revealing that CIGRE´s design guideline is very conservative, since the life prescribed by the curve is 4,5 to 13,5 times smaller than the measured ones. Tested samples presented an average life reduction of 50 % when EDS was increased from 20 to 30%. Position and characteristics of superficial aspect and of the failures (macro and microscopic) were also compared in order to try to establish a common pattern for each different level of vibration displacement and EDS.

Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-02-22T18:29:56Z No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-03-01T14:48:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-01T14:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_AllissonRibeiroFigueiredo.pdf: 9458923 bytes, checksum: c7a7390b3aa6ddf3f2543d8505c71e9f (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo experimental e teórico do efeito da tensão média na resistência à fadiga por fretting da liga aeronáutica Al 7050-T7451. Os ensaios de fadiga por fretting foram realizados no regime de escorregamento parcial, por meio de um dispositivo acoplado a uma máquina de ensaios universal MTS 810. Os ensaios foram realizados com os mesmos parâmetros, exceto a tensão média do carregamento cíclico aplicado ao corpo de prova, que variou de um valor trativo para um compressivo. Os dados experimentais observados, e outros disponíveis na literatura, foram comparados com as estimativas de dois modelos de fadiga multiaxial baseados na Teoria das Distâncias Críticas. Em um dos modelos a amplitude das tensões cisalhantes é definida em termos do conceito de plano crítico, enquanto no outro esta medida baseia-se no conceito de amplitude da história das tensões desviadoras. Os resultados mostram que os modelos de fadiga estimaram corretamente a inicialização de trincas em todos os ensaios; entretanto, eles não foram capazes de prever o estado final dos corpos de prova que quebraram. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents an experimental and theoretical assessment of the mean stress effect on fretting fatigue strength of aeronautical Al 7050-T7451 alloy. All tests were conducted in the partial slip regime, by means of a fretting device connected to a MTS 810 universal testing machine. From test to test, all parameters were kept constant, except the mean bulk stress which varied from a tensile to a compressive value. The observed experimental data, and other ones available in the literature, were compared with the estimations of two multiaxial fatigue models based on the Theory of Critical Distances. In one of the models the shear stress amplitude is based on the critical plane concept, while in the other this measure is defined in terms of the amplitude of the stress history projected into the deviatoric space. The fatigue models satisfactorily estimated crack initiation in all tests; however, they were incapable of estimating the final state of the broken specimens.

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T13:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Voorwald_HermanJacobusCornelis_D.pdf: 7396565 bytes, checksum: f3ef34e6746c13a441c84378ba3f3270 (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi o de estudar os principais efeitos de interação na taxa de propagação de uma trinca por fadiga, em amostras de uma liga de alumínio 2024-T3 de espessura fina, submetida a carregamentos de amplitude variável. Os efeitos de interação estudados foram os seguintes: 1. Aceleração na taxa de propagação da trinca por fadiga em carregamentos de seqüência ascendente. 2. Retardo na taxa de propagação da trinca por fadiga em carregamentos de seqüência descendente. 3. O efeito de cargas de tração de valor menor do que as anteriores, na redução do retardo no crescimento da trinca, Na elaboração dos modelos teóricos foram utilizados a equação de Forman, que representa bem os dados empíricos obtidos em carregamentos de amplitude constante e o modelo de Willenborg. Com os resultados obtidos foi possível obter um modelo geral que pode representar o crescimento de uma trinca por fadiga submetida a um carregamento de amplitude variável / Abstract: This thesis has the objective of studyng the interaction effects on the fatigue crack propagation rate in thin samples of an aluminium alloy 2024-T3, subjected to variable amplitude loading. The following interaction effects were studied: 1. Acceleration on the fatigue crack propagation rate in ascendent sequence loading. 2. Retardation effects on the fatigue crack propagation rate in descendent sequence loading. 3. The effect of underloads on the retardation of the fatigue crack growth. To obtain the theoretical models that represent the interaction effects, the Forman expression and the Willenborg model were employed. It was possible, with those results, to elaborate a final model that represents the growth of a fatigue crack subjected to variable amplitude loading / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ricardo Enrique Medrano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T22:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Penna_TherezaChristinaRobalinho_D.pdf: 2374112 bytes, checksum: 5f7dff8cc0ab6a3a6c1dcd7aa655b9e9 (MD5) Previous issue date: 1981 / Resumo: Qualquer metal ou liga metálica que tenha sido mecanicamente solicitado a um certo nível de tensão, correspondente a uma dada deformação, experimentará um decréscimo gradual com o tempo se a deformação for mantida constante. Este fenômeno denominado Relaxação de Tensão, de interesse tanto prático quando fundamental, oferece um meio para estudar a deformação dinâmica dos metais. Neste trabalho estudou-se a importância do efeito da relaxação do sistema deformante bem como o significado das experiências realizadas em máquinas servohidráulicas com o uso do controle de deformação ou de deslocamento. Várias equações relacionando tensão aplicada e taxa de deformação foram utilizadas, na análise das experiências, realizadas a temperatura ambiente, em zinco e cobre. Através dessas equações fez-se um estudo do parâmetro b que relaciona tensão e taxa de deformação para se verificar se a subestrutura de deslocações permanecia constante durante a relaxação de tensão. Com base nesses cálculos discutiu-se a validade de vários testes de relaxação que aparecem na literatura cientifica. Fez-se também um estudo dos parâmetros obtidos pelo método de Li na relaxação. O cálculo da tensão interna através de uma lei de potência é questionado apesar da boa concordância dos resultados experimentais com a aplicação do método de Li . Analisou-se também o conceito de equação plástica de estado por meio de experiências de relaxação discutindo-se o seu uso quando ocorre recuperação ou envelhecimento / Abstract: Any metal or alloy which is submitted to a stress level, corresponding to a given strain, will gradually relax if this strain is maintained constant. This effect which is named Stress Relaxation offers means to investigate the dislocation dynamics of metals. One objective of the present investigation was to study the machine's contribution on the stress relaxation tests by using a servohydraulic system with either strain or stroke control mode. Several equations relating stress rate and stress are applied to the experimental analysis, which were conducted at room temperature, on Cu and zinc specimens. By means of these equations we have studied the parameter b relating stress and strain rate, in order to verify if the dislocation structure remains constant in the relaxation tests. The parameters obtained by Li¿s analysis were also studied. We have questioned the internal stress obtained in this way, even if we have an apparent good agreement of the experimental results with the application of Li¿s method. Stress relaxation experiments were used to obtain experimental data to study the concept of plastic equation of state and to show that the conclusions made by some authors may be questioned when recovery occurs / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-03-04T21:36:58Z No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2013-03-05T14:13:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-05T14:13:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a estimativa da vida sob condições de fretting. A metodologia considera o uso da Teoria das Distâncias Críticas associada a um modelo de fadiga multiaxial baseado na abordagem de plano crítico. A ideia inicial da metodologia é de que estimativas de vida em fadiga para problemas envolvendo concentradores e gradientes de tensão devem considerar que existe uma relação entre a distância crítica (zona de processo) e o número de ciclos para a falha. Essa relação pode então ser usada com modelos baseados em tensão para estimar a vida em regime de médio / alto número de ciclos, onde as tensões ainda são elásticas. Para a aplicação e validação da metodologia foram utilizados dados da literatura envolvendo o contato entre cilindros fabricados em liga aeronáutica Al 4%Cu (HE 15-TF). Estes dados revelaram que o fenômeno de fretting não produz efeito sobre a resistência à fadiga do componente quando a semi-largura do contato, a, é menor do que um valor crítico. Todos os testes experimentais foram conduzidos sob-regime de escorregamento parcial. Pelos resultados obtidos pode-se concluir que em regime de fadiga de médio número de ciclos (105 ≤Nf ≤107 ciclos) a metodologia funciona com boa acurácia. No entanto, para os dados que foram interrompidos em 107 ciclos (condição de parada dos ensaios experimentais para atingir vida infinita), mostrou-se que uma abordagem limiar tipo falha / não-falha, é mais apropriada com estimativas de resistência localizadas dentro de uma faixa de erro de +-20%. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a methodology to estimate fretting fatigue lifetime of mechanical components. The methodology considers the use of the Theory of Critical Distances applied in conjunction with a multiaxial fatigue model based on the Critical Plane approach. The starting point of this methodology is that to estimate lifetime of components under stress gradient/stress concentration conditions it is necessary to assume that the critical distance (process zone) is a function of the number of cycles to failure. This relationship can be used together with stress based models to estimate lifetime in the high / medium cycle regime where the stresses are still elastic. To validate the proposed model experimental data were taken from the literature. These data involves a cylinder on plane contact configuration where both contacting bodies are made of an aeronautic alloy Al 4%Cu (HE 15-TF). The data revealed that the fretting phenomenon do not affect the component`s fatigue strength when the semi-width of the contact, a, is lower than a critical value. All tests were carried under partial slip regime. From the results we can conclude that the multiaxial model considered in conjunction with the Theory of Critical Distances was able to estimate fretting fatigue life with a good level of accuracy in the medium-high cycle regime (105 ≤Nf ≤107 ciclos). However, for tests which run out (at 107 cycles - infinite life) a fail/safe approach proved to be more appropriate and provided fatigue strength estimates within an error interval of about 20%.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2010-11-11T15:24:36Z No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-11-19T23:13:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-11-19T23:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo conduzir uma revisao critica sobre as diferentes metodologias existentes para o projeto e manutencao de linhas de transmissao de energia quanto a fadiga sob condicoes de fretting. Entre as metodologias estudadas, o metodo da Cigre para calculo da vida remanescente mostrou ser a mais consistente e util. Uma vez concluida a analise critica aplicou-se estas metodologias para um conjunto de dados medidos para um cabo da Eletronorte em uma linha de transmissao de 230 kV instalada na regiao Norte do Brasil no trecho de travessia Vila do Conde - Guama. Essa analise permite estimar a durabilidade do cabo e constituiu importante ferramenta de analise para o setor de manutencao de empresas da area. Atualmente ha uma forte demanda das empresas do setor de transmissao de energia eletrica para tentar elevar o nivel da carga de pre-esticamento do cabo condutor. Isso alem de reduzir custos amenizaria dificuldades operacionais associadas, por exemplo, a construcao de torres muito altas para a travessia de grandes rios Amazonicos. Nesse sentido, esse trabalho propos uma alternativa para o calculo da curva de resistencia a fadiga do cabo na presenca de maiores cargas de esticamento. Ate onde o autor tenha conhecimento, essa e uma proposta inedita no sentido que, na presenca de cargas de esticamento mais elevadas costuma-se corrigir apenas os valores da solicitacao dinamica do cabo por meio da correcao do fator de rigidez na formula de Poffenberger-Swart. Essa e a primeira tentativa de corrigir-se nao apenas a solicitacao, mas tambem a curva de resistencia a fadiga da montagem cabo/grampo de suspensao. Uma discussao sobre a necessidade dessa medida e construida em detalhes. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this work is to conduct a critical review of the different existing methodologies for the design and maintenance of overhead conductors under fretting fatigue. Among these methodologies, the Cigre method for remain life calculation has proved to be the most consistent and useful. Once the critical review was concluded those methodologies were applied using a set of data obtained from an Eletronorte overhead conductor installed in the North region of Brazil. This analysis allows one to estimate the durability of the overhead conductor which is a very important tool for the maintenance sector of transmission line companies. Nowadays there is a strong demand from the electrical transmission line companies to elevate the stretch factor (Every Day Stress - EDS) of the overhead conductor. This will reduce the costs and the operational difficulties associated to it, for instance, the construction of very high towers for the crossing of large Amazon rivers. In this context, this work proposed an alternative way to calculate the conductor fatigue curve for higher pre-loads. To the author’s knowledge, this is a proposal without precedent in the sense that in a presence of higher stretch loads it is common to correct only the values for dynamic loads by correcting the stiffness factor of Poffenberger-Swart formula. This is the first proposal to correct the stiffness factor and also the fatigue endurance limit curve for the conductor/clamp set. A discussion on the need for this measure is constructed in detail.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-02-28T11:27:59Z No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2011-02-28T11:51:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-28T11:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / O presente trabalho é de natureza experimental e, visa apresentar uma contribuição sobre o estudo da estimativa de vida útil de cabos condutores de energia elétrica, tendo como referência a análise da resistência à fadiga por fretting. Em particular, o levantamento de dados preliminares que possibilitem a determinação da curva de durabilidade (Curva de Wöhler ou S-N) da montagem do cabo CAA 397,5 MCM - IBIS, com o grampo de suspensão monoarticulado, assim como, identificar as características associadas ao aspecto e posicionamento das falhas encontradas neste tipo de cabo. Testes a uma mesma amplitude de tensão foram conduzidos, observando-se a ruptura do primeiro, segundo e terceiro fio de alumínio e registrando-se o número de ciclos experimentado pela montagem até o instante de cada quebra. Repetindo-se o teste para diferentes amplitudes de deslocamento pode-se então traçar uma curva da amplitude de tensão contra o número de ciclos, a qual é denominada de Curva S-N ou de Wöhler. Para estabelecer a tensão gerada na região de falha utilizou-se a fórmula de Poffenberger-Swart (1965).Os ensaios foram executados, de acordo com as recomendações da CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978), em uma bancada de 46,8 metros de comprimento, em ambiente climatizado, com sistema de controle dos equipamentos totalmente informatizado.Para a combinação cabogrampo usada, a Curva Limite de Segurança da CIGRÉ (CSBL) mostrou-se muito conservativa, isto é, a vida do cabo é de 5 a 10 vezes maior quando calculada utilizando a curva específica do material como referência.Através do mapeamento das falhas contatouse que para amplitudes de deslocamento menores que 1,0 mm, de maneira geral as falhas ocorreram na camada externa, já para amplitudes maiores a maior incidência até três falhas, foi na camada interna. O valor médio das distâncias das falhas na camada externa foi de 26,7 mm e na camada interna foi de 26,2 mm. Esta constatação evidencia que a previsão da vida útil em fadiga do cabo é de grande importância para as atividades de manutenção, isto porque, as quebras dos fios ocorrem dentro do grampo de suspensão e, portanto não podem ser identificadas nas inspeções visuais. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present wok consists of an experimental research on fretting fatigue of an ACSR IBIS overhead conductor, with the objective to contribute to the study of the estimated fatigue life of such components. More specifically, tests were conducted in the same bending displacement amplitude (peak to peak) at a position on the cable 89 mm away from the last point of contact between cable and the mono-articulated aluminium clamping system. The rupture of the first, second and third aluminum strands were monitored as well as the number of cycles experienced by the assembly until the moment of each break. Repeating the test for different levels of prescribed displacement amplitudes one can then plot a curve of stress amplitude versus fatigue life, the so called S-N or Wöhler`s Curve. To correlate the prescribed displacement with stress amplitude Poffenberger-Swart equation was used. The tests were performed in accordance with the recommendations of CIGRE (1985), EPRI (1979) and IEE (1978), in a 46.8 meters long span, in air conditioned environment and using a closed loop control system to assure the repeatability of the tests. The results of the tests showed that, for the conductor/clamp mounting used, the CIGRE Safe Border Line (CSBL) curve was extremely conservative. The actual conductor life was 5 to 10 times higher than the value estimated by the CSBL for the same level of stress amplitude. Such result emphasizes the need to raise specific laboratory S-N curves for different cable/clamp assemblies should accuracy of life estimates be pursued. Mapping the wire failures it was found that for displacement amplitudes smaller than 1 mm, the failures generally occurred in the outer layer, while for amplitudes larger than 1 mm, they preferably occurred in the inner aluminium layer, for up to three failures. Such wire breaks were localized inside the clamp at average distances of 26.7 mm in the outer layer and 26.2 mm in the inner layer, both measured from the clamp mouth. The fact that the broken strand occurs well within the suspension clamp means that it can not be identified by visual inspection and that even inspections by infrared thermography may not be effective, demonstrating the need to establish an accurate methodology to estimate the remaining conductor life in order to allow maintenance before a cathastrofic breakage of the whole cable.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-01-20T11:45:20Z No. of bitstreams: 1 2013_RafaelFernandoMendonçadeAlencar.pdf: 3982372 bytes, checksum: 68fc6e9abf658bddd0e1ed72f7ca704c (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-07T13:32:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RafaelFernandoMendonçadeAlencar.pdf: 3982372 bytes, checksum: 68fc6e9abf658bddd0e1ed72f7ca704c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-07T13:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RafaelFernandoMendonçadeAlencar.pdf: 3982372 bytes, checksum: 68fc6e9abf658bddd0e1ed72f7ca704c (MD5) / Este trabalho apresenta uma avaliação crítica sobre a ocorrência de falhas por fadiga dos cabos condutores de alumínio liga 6201, dispostos em feixe duplo vertical, instalados em uma linha de transmissão de 230Kv localizada no Centro-Oeste brasileiro. Neste sentido, inicialmente far-se-á uma revisão bibliográfica sobre o fenômeno de fadiga por fretting em cabos condutores de energia, apresentando-se também as metodologias de projeto contra fadiga em cabos e das técnicas de avaliação da severidade da vibração em cabos condutores. Após a revisão, conduz-se uma avaliação da severidade da vibração eólica e do risco contra fadiga das linhas de transmissão por meio da análise de dados obtidos em campo com vibrógrafos. A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que, dentre outros fatores, o condutor apesar de ser um cabo reconhecidamente com ótima resistência estática possui uma durabilidade contra fadiga muito baixa, que aliada a alta incidência de ventos e a presença de espaçadores rígidos contribuiu para a aparição das falhas prematuras por fadiga do condutor. Este resultado prova que as falhas não ocorreram por falha no projeto ou na construção da linha, mas sim, por uma combinação de fatores impossíveis de serem detectados antes da construção. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper presents a critical review on the occurrence of fatigue failures of 6201 alloy aluminum conductor’s, arranged in vertical double beam, installed in a 230Kv transmission line located in Central-Western Brazil. In this sense, initially will be done a literature review on the phenomenon of fatigue by fretting on cables power conductors, performing project methodologies against fatigue in cables and at the techniques of evaluation of vibration severity in wire. After reviewing an assessment, leads the severity of wind vibration and fatigue against risk of transmission lines through the analysis of data obtained in field with vibration recorders. From the results obtained, it can be concluded that, although the cable have a great static resistance it has a low durability against fatigue, which combined with high incidence of winds and the presence of rigid spacers contributed to the appearance of premature failures.