Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-10-10T14:51:23Z No. of bitstreams: 1 2012_PauloArthurBatistaPinheiro.pdf: 1682565 bytes, checksum: cce207577a61fdfef055f163221c6f4a (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-10-10T15:30:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_PauloArthurBatistaPinheiro.pdf: 1682565 bytes, checksum: cce207577a61fdfef055f163221c6f4a (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-10T15:30:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_PauloArthurBatistaPinheiro.pdf: 1682565 bytes, checksum: cce207577a61fdfef055f163221c6f4a (MD5) / Embora existam inúmeros modelos de fadiga disponíveis na literatura, ainda são necessárias pesquisas para melhorar a capacidade de predição dos mesmos, sobretudo na presença de carregamentos multiaxiais não-proporcionais e tensões médias superpostas. O tempo de processamento de análises de fadiga baseadas em modelos de elementos finitos também é um aspecto que precisa ser aprimorado. O objetivo deste trabalho é propor uma nova medida de amplitude da tensão cisalhante para modelos de fadiga de plano crítico. Essa medida é calculada a partir dos lados de uma única envoltória retangular associada à trajetória do vetor tensão cisalhante em um plano material. Essa definição é capaz de distinguir trajetórias proporcionais das não-proporcionais. Para avaliar a capacidade de predição da medida proposta, a mesma foi incorporada a um modelo modificado de Findley. A modificação consiste na introdução de um novo parâmetro que quantifica a sensibilidade do material à presença de tensões médias. As predições do modelo foram comparadas com aproximadamente 350 limites de resistência à fadiga de diferentes metais, sob vários tipos de carregamentos multiaxiais (fora-de-fase, assíncrono e não-harmônico) e níveis de tensão média superposta. Os erros do modelo ficaram dentro do intervalo (-39,9, 19,7)%. Verificou-se que a tensão de Mises era superior à tensão do escoamento em aproximadamente 15% dos ensaios. Quando esses ensaios foram excluídos da análise, os erros do modelo passaram a ficar dentro do intervalo (-18,2, 19,8)%. O custo computacional da nova medida é significativamente menor que o de outras propostas da literatura, e.g. Menor Circunferência Circunscrita (MCC), tornando viável a utilização de modelos de plano crítico em análises de fadiga baseadas no Método dos Elementos Finitos, mesmo quando a varredura dos planos materiais é realizada com incrementos de rotação pequenos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Although there are many fatigue models available in the literature, further research is still needed to improve their accuracy, mainly in the presence of non-proportional multiaxial loadings and superimposed mean stresses. The computational time of a nite element-based fatigue analysis also needs to be reduced. The aim of this work is to propose a new measure of shear stress amplitude for critical plane based fatigue models. Such a measure is de ned by means of a unique rectangular hull enclosing the shear stress vector path, and is capable to distinguish a proportional from a non-proportional path. To assess the proposed measure, it was incorporated into a modi ed Findley model. The modi cation consists in the introduction of a new pa- rameter which quanti es the material sensitivity to mean stresses. Model's predictions were compared with approximately 350 fatigue limits, generated under di erent types of multiaxial loadings (out-of-phase, asynchronous and non-harmonic) and levels of superimposed mean stress. Errors were found to lie within the interval (-39,9, 19,7)%. An additional analysis was carried out, where tests having Mises equivalent stress greater than the yield stress were excluded. In this case, errors fell within the interval (-18,2, 19,8)%. The processing time to compute the proposed measure is signi can- tly faster than the ones of others proposals available in the literature, e.g. Minimum Circumscribed Circle (MCC). This feature allows nite element-based fatigue analyses with critical plane models to be carried out with low computation e ort, even when the critical plane search is performed with small rotation increments.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-10-01T02:06:54Z No. of bitstreams: 1 2006_Camilla de Andrade Gonçalves.pdf: 1648259 bytes, checksum: 4965bdd7c725fcd3f0af9b6d41eacd12 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2010-02-12T23:02:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Camilla de Andrade Gonçalves.pdf: 1648259 bytes, checksum: 4965bdd7c725fcd3f0af9b6d41eacd12 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-02-12T23:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Camilla de Andrade Gonçalves.pdf: 1648259 bytes, checksum: 4965bdd7c725fcd3f0af9b6d41eacd12 (MD5) Previous issue date: 2006-09-13 / O objetivo deste trabalho é o estudo de critérios de resistência à fadiga multiaxial de metais em regime de alto número de ciclos. Os modelos apresentados por vários autores propõem, como medidas principais, a contribuição das tensões normais e das tensões cisalhantes para a degradação por fadiga do componente, além dos parâmetros do material. A questão que se coloca no contexto de solicitações multiaxiais é: qual é a melhor medida para caracterizar a amplitude de tensões cisalhantes e como incorporar o efeito das tensões normais? O estudo desenvolve então, uma análise destas questões relacionadas à modelagem de um critério de resistência à fadiga. Tensões normais trativas contribuem de forma maléfica para a degradação por fadiga por agirem no processo de abertura de microtrincas; quase a totalidade dos modelos de fadiga multiaxial considera a tensão hidrostática como medida das tensões normais atuantes na solicitação à fadiga. Sabe-se que esta é basicamente uma média das tensões normais e propõe-se aqui a substituição desta, pela máxima tensão principal. A aplicação da proposta a um conjunto grande de resultados experimentais disponíveis na literatura confirmou a hipótese de que a pior situação, que corresponde à existência de uma micro-trinca ortogonalmente orientada à máxima tensão principal, deve ser considerada e fornece uma previsão de resistência à fadiga mais conservativa e portanto, a favor da segurança. Quanto às tensões cisalhantes, primeiro apresentam-se as propostas de alguns autores, destacando-se dentre elas a abordagem do envelope elíptico e do envelope prismático. As duas aproximações fornecem as mesmas boas previsões de resistência à fadiga para dados experimentais de carregamentos senoidais com ciclos de mesma freqüência. Avança-se a análise para carregamentos mais gerais cujas trajetórias se distanciam da forma de um elipsóide e verifica-se de maneira inédita que, para uma ampla faixa de histórias de carregamento, as medidas de amplitude de tensões cisalhantes obtidas pelo máximo envelope prismático são equivalentes às medidas correspondentes obtidas pelo mínimo envelope elíptico. Tal verificação foi comprovada considerando-se trajetórias com ciclos senoidais assíncronos proporcionais e fora de fase, e ciclos não senoidais selecionadas a partir de resultados experimentais relativos a situações limites de resistência à fadiga. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this work is to evaluate multiaxial high cycle fatigue criteria for metals. The models presented by many authors propose that the the normal and shear stresses are the main variables controlling the fatigue damage, as well as the materials parameters. In the multiaxial context, the fundamental question to be answered is: which is the best measure to characterize the shear stress amplitude and how the well known effect of the mean normal stresses can be incorporated in the modeling process? This work carries out an analysis of such issues! Tensile stresses reduce the fatigue strength of metals as they keep the crack faces opened. Almost the totally of the multiaxial fatigue models available in the literature considers the hydrostatic stress as a measure for the normal stresses acting upon the fatigue solicitation. The hydrostatic stress is basically an average of the normal stresses acting in three orthogonal planes passing through a material point. Here we claim that the worst situation in terms of fatigue solicitation corresponds to the existence of a micro-crack orthogonally oriented to the maximum principal stress. Therefore, the maximum principal stress rather than the hydrostatic stress should be considered as an appropriate measure of the mean normal stress effect on the fatigue solicitation. To validate this hypothesis available experimental data published in the literature were selected and compared with the estimates provided by a modified version of the Prismatic Hull criterion developed by Mamiya and Araujo. Concerning the shear stresses, some models which consider the Minimum Circunscribing Ellipsoid or the Maximum Prismatic Hull of the deviatoric stress path as an appropriate measure for the shear stress amplitude are presented. The analysis carried out considering different materials subjected to a broad range of loading paths involving sinusoidal loadings with distinct frequencies and non-harmonic loadings revealed the shear stress amplitudes measured by the prismatic hull are equivalent to the ones measured by the elliptic hull.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-03-01T19:16:33Z No. of bitstreams: 1 2009_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 1567955 bytes, checksum: 9fa0fbdae0bb50b49dabff832270fe11 (MD5) / Rejected by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com), reason: Abstract errado. on 2010-03-03T00:14:21Z (GMT) / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-03-03T17:39:04Z No. of bitstreams: 1 2009_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 1567955 bytes, checksum: 9fa0fbdae0bb50b49dabff832270fe11 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-03-03T23:15:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 1567955 bytes, checksum: 9fa0fbdae0bb50b49dabff832270fe11 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-03-03T23:15:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_BraitnerLobatodaSilva.pdf: 1567955 bytes, checksum: 9fa0fbdae0bb50b49dabff832270fe11 (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho propõe uma estratégia numérico-experimental para determinar o valor do limiar de propagação de trincas, DKth , importante parâmetro da mecânica da fratura. Em particular, o Método do Ponto e o Método da Linha foram usados em conjunto com a resistência à fadiga de corpos com e sem entalhe permitindo formular uma metodologia híbrida para predição de fratura. A fim de checar a precisão da estratégia proposta, 40 conjuntos de dados experimentais foram selecionados a partir da literatura disponível para vários materiais metálicos. O valor do limiar de propagação de trincas foi predito através do pós-processamento dos resultados da análise linear-elástica em Elementos Finitos. As análises mostraram uma estreita relação entre as predições e os dados experimentais. Em particular, esta estratégia permitiu predições dentro de um intervalo de erro de ±20%, independente da forma do corpo de prova. Os resultados obtidos mostraram que raio de entalhe menor que 1 mm e coeficiente adimensional (raio do entalhe / dimensão associada à seção transversal) menor ou igual a 0,01 são mais indicados pois apresentam menor tendência de erro. Além disso, o Método da Linha prevê estimativas mais conservadoras que o Método do Ponto. Por fim, propriedades de fadiga em conjunto com a Teoria da Distância Crítica podem ser usadas para predizer parâmetro de mecânica da fratura e serem usadas em situações de interesse prático, reduzindo o tempo e o custo de projeto. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work proposes a numerical-experimental strategy to determine the threshold of the stress intensity factor, DKth , an important parameter of fracture mechanic. In particular, Point Method and Line Method were used in conjunction with the notched and unnotched fatigue limits allowing the formulation of a fracture prediction methodology. In order to check the accuracy of the proposed strategy, 40 sets of experimental data were selected from the technical literature for several metallic materials. The threshold of the stress intensity factor value was predicted by post-processing the results of linear-elastic Finite Element Analysis. The performed analyses showed a sound agreement between predictions and experimental data. In particular, the obtained estimations were found to be accurate within an error interval about ±20%, regardless the specimen geometrical feature. The obtained results show that a notch root radius smaller than 1 mm and a geometrical relation (notch root radius / net cross section) smaller or equal to 0.01 are more indicated. Moreover, the Line Method gives more conservative predictions than the Point Method. Finally, the fatigue properties in conjunction with linear-elastic Theory of Critical Distances can successfully be used to predict the threshold of the stress intensity factor in situations of practical interest, reducing the time and costs of the design process.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-04-15T14:28:21Z No. of bitstreams: 1 2009_RobertoDiasAlgarte.pdf: 2257614 bytes, checksum: 30942e01bc29dc3c0c1869582b320f53 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-05-10T18:31:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_RobertoDiasAlgarte.pdf: 2257614 bytes, checksum: 30942e01bc29dc3c0c1869582b320f53 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-10T18:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_RobertoDiasAlgarte.pdf: 2257614 bytes, checksum: 30942e01bc29dc3c0c1869582b320f53 (MD5) Previous issue date: 2009-06 / Esta tese propõe um modelo de estimativa de vida para fadiga multiaxial de alto ciclo, baseado em uma nova medida para a amplitude de tensão cisalhante. Tal medida baseia-se em um Envelope Prismático que circunscreve a trajetória das tensões no espaço desviador. Vidas experimentais resultantes de várias condições de carregamentos em quatro materiais diferentes foram comparadas com aquelas estimadas pelo modelo proposto. Para estes mesmos dados, os resultados obtidos também foram comparados com aqueles produzidos pelo modelo de Findley. Em ambos os casos, o modelo proposto apresentou um bom comportamento: além das diferenças entre as vidas estimadas e experimentais mostrarem-se relativamente pequenas, os resultados qualitativo e quantitativo nos casos estudados foram melhores que os de Findley. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work proposes a life estimation model for multiaxial fatigue in the high cycle regime, based on a new measure for the shear stress amplitude. Such measure is based on circunscribing the stress path, in the deviator space, with a Prismatic Hull. Experimental lives related to several loading conditions, applied on four different materials, were compared with the estimated lives of the proposed model. Under this same data set, the results were also compared with the Findley's model. In both cases, the proposed model presented a good behavior: not only the differences between experimental and estimated lives were relatively small but the qualitative and quantitative overall results were better than Findley's.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-11-22T22:35:46Z No. of bitstreams: 1 2013_EduardoMartinsFontesDoRego.pdf: 6215794 bytes, checksum: e8d3b85c51a30c6fd216d18e9ee00d60 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-11-25T12:51:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_EduardoMartinsFontesDoRego.pdf: 6215794 bytes, checksum: e8d3b85c51a30c6fd216d18e9ee00d60 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-25T12:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_EduardoMartinsFontesDoRego.pdf: 6215794 bytes, checksum: e8d3b85c51a30c6fd216d18e9ee00d60 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise numérica estrutural de uma conexão parafusada, tipo viga-viga, em uma ponte metálica ferroviária, para calculo de vida à fadiga. A ponte em questão apresentou falha à fadiga nas conexões e parafusos, onde houve iniciação, propagação de trinca, e fraturamento de parafusos. Várias medidas reais de deformação foram realizadas quando da passagem de trens na ponte. Essas medidas são utilizadas para realização de modelagem e análise numérica pelo software de elementos finitos ANSYS Workbench. Inicialmente, a análise é conduzida para determinar o comportamento das conexões com parafusos ASTM A325 de alta resistência e verificar a resistência deles. Este resultado é usado para criar um modelo computacional padronizado que reflita o real comportamento dos parafusos na conexão. Pontes ferroviárias metálicas estão submetidas a cargas variáveis, logo, a análise da fadiga foi considerada. Através das simulações, é possível obter valores de tensões em pontos específicos na estrutura, podendo-se estimar os fatores de concentração de tensões com o objetivo de avaliar o início das trincas devido à fadiga em partes da estrutura. Em seguida o parafuso com rosca foi modelado com o intuito de estudar e validar o valor do fator de intensidade de tensões K na rosca do parafuso. As entradas de dados e resultados são baseadas na instrumentação real da ponte ferroviária metálica. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a numerical analysis of a structural bolted connection, type beam-beam on a railway bridge, for calculation of fatigue life. The bridge in question has failed due to fatigue of bolt connections, where the initiation and propagation of crack took place, and finally, the fracture of the bolt occurred. Several measures of deformation were carried out when the trains passed over the bridge. These measures are used to perform modeling and numerical analysis by finite element through ANSYS Workbench software. Initially, the analysis is conducted to determine the behavior of connections with high strength bolts ASTM A325 and to verify their resistance. This first result is used to create a computational standard model that reflects the real behavior of bolts in the connection. Since the railway bridge is subject to variable loading, fatigue analysis is also considered. Through these simulations, it is possible to obtain values of strength at specific points in the structure, which can estimate the stress concentration factors in order to assess the initiation of cracks due to fatigue in parts of the structure. Next, the bolt thread was modeled in order to study and validate the value of the stress intensity factor K. The input data and results are based on data from the instrumentation of the railway bridge.

Tese(doutorado)-Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T00:55:37Z No. of bitstreams: 1 2009_AlbertoPinheiroDantas.pdf: 15007432 bytes, checksum: 000a9081d281fe643ad5224199c24aab (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T00:57:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_AlbertoPinheiroDantas.pdf: 15007432 bytes, checksum: 000a9081d281fe643ad5224199c24aab (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-14T00:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_AlbertoPinheiroDantas.pdf: 15007432 bytes, checksum: 000a9081d281fe643ad5224199c24aab (MD5) / Esta tese apresenta uma nova alternativa para calcular a amplitude da tensão cisalhante em critérios de fadiga multiaxial baseados na abordagem de plano crítico. Essa nova medida foi aplicada aos critérios de Findley e de Susmel & Lazzarin e os resultados comparados com dados experimentais sob carregamentos combinados disponíveis na literatura para condições limite de fadiga. Os resultados obtidos pela nova medida denominada de Máximo Retângulo Circunscrito (MRC) foram também comparados com os resultados obtidos pelo Método do Mínimo Círculo Circunscrito (MCC), mostrando que o MRC é mais eficiente e mais preciso que o MCC. Uma nova definição para o plano crítico foi proposta, pois observou-se que a definição clássica não possui unicidade e não considera explicitamente a influência da tensão normal máxima na localização do plano crítico. Aplicou-se algoritmos genéticos, um método de otimização, para reduzir o custo computacional tornando viável o uso de critérios de fadiga multiaxial baseados em abordagens plano críticos no âmbito da engenharia. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this thesis is to propose a new alternative to compute the amplitude of the shear stress on critical plane based multiaxial fatigue approaches. This new measure was applied to Findley and Susmel & Lazzarin criteria and compared with 42 experimental data taken from the literature. The estimates provided by this measure, here on denominated the Maximum Circumscribed Rectangle (MCR) were also compared with results obtained by the celebrated Minimum Circumscribed Circle (MCC) method. Results showed that the MCR is more efficient and more accurate than the MCC to estimate multiaxial fatigue strength. A new definition of critical plane is presented as the classic one proved to be an ill posed problem and does not take in account the influence of the maximum normal stress on the critical plane localization. It was applied genetic algorithms, an optimization method, to reduce the computational cost associated with the material search process. The use of genetic algorithms turns feasible the use of multiaxial fatigue criteria based on critical plane approaches in the engineering framework, where real components are usually modeled by means of Finite Element Methods (FEM).

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-27T17:57:29Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoComportamentalJuntas.pdf: 2736305 bytes, checksum: 846af5e9022cfd295e10b918bfddfd38 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-27T18:48:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoComportamentalJuntas.pdf: 2736305 bytes, checksum: 846af5e9022cfd295e10b918bfddfd38 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T12:38:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoComportamentalJuntas.pdf: 2736305 bytes, checksum: 846af5e9022cfd295e10b918bfddfd38 (MD5) Previous issue date: 2001 / Este trabalho apresenta o estudo do comportamento de juntas soldadas de um aço estrutural, do tipo SAC 50, sob fadiga. O material foi soldado através do emprego do processo ao arco elétrico com eletrodo revestido. Além dos ensaios mecânicos tradicionais, aplicou-se metodologias da Mecânica de Fratura, através de ensaios de tenacidade à fratura (COD e Integral J), e ensaios de propagação de trincas por fadiga. Avaliou-se as características comportamentais das três regiões do material: zona fundida, zona termicamente afetada e metal base. Verificou-se, em termos de tenacidade, que as três regiões do material, pelo efeito da soldagem, apresentaram comportamento semelhante. Correlacionou-se os valores obtidos nos ensaios de tenacidade com ensaios de impacto Charpy. A zona fundida apresentou valor de COD, δm, maior que a zona termicamente afetada e o metal base, o que significa maior resistência à propagação de trincas. O efeito do fator R não influenciou significativamente o posicionamento das curvas de propagação de trinca por fadiga na região II. No entanto, para R = 0,7, o valor limiar (threshold), ΔKth, sofreu uma alteração significativa, diminuindo para o caso do metal base. Pôde-se verificar, também, que para o ensaio de propagação de trinca por fadiga, o valor limiar, para o metal base foi inferior às outras regiões do CP, caracterizando um pior desempenho. A partir do ensaio de Integral J pôde-se estimar um valor de JQ para o metal base. E ainda, fez-se análises microfractográficas dos CPs ensaiados. Verificou-se o aspecto dúctil das fraturas do material, através de “dimples”. No entanto, para ensaios de impacto Charpy, em ‘baixas” temperaturas, o material apresentou o aspecto frágil das fraturas através da presença de facetas de clivagem. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : This work studied the behavior of welded joints of structural steel type “SAC 50” under fatigue. The material was welded using the process of electric arc with coated electrodes. Besides using the traditional mechanical tests, methods of fractures mechanics were applied through tests of fracture resistance (COD and J integral) and of the fatigue crack propagation. The behavioral features of three areas of interest (cast zone, heat affected zone and base metal) were determined. In terms of strength, the conclusions were that the three areas presented similar behavior considering the welding effect. The values obtained from resistance tests were later related to those from Charpy impact tests. The cast zone presented a higher COD value than the base metal i.e. higher fracture toughness. The effect of the R factor did not present a strong influence in the position of the fatigue crack propagation curves caused by fatigue. However, for R = 0.7, the threshold value (ΔKth), was slightly altered, being reduced in the case of the base metal. For the fatigue crack propagation test, the threshold value for the base metal was lower than that in the another areas of the specimens, indicating a worse performance. Considering the J integral test, it is possible to estimate a JQ value for the base metal. Also, microfractography analyses of specimen were made. The ductile aspect of the material fractures was revealed by the existence of dimples, although, for the Charpy impact test performed under low temperature, the brittle aspect was revealed by.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-04-16T12:49:59Z No. of bitstreams: 1 2009_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 12120554 bytes, checksum: 232f69749d4ab4f8001c5983b7251fbf (MD5) / Approved for entry into archive by Leila Fernandes (leilabiblio@yahoo.com.br) on 2012-04-17T11:33:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 12120554 bytes, checksum: 232f69749d4ab4f8001c5983b7251fbf (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-17T11:33:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_EdgarSobralAshiuchi.pdf: 12120554 bytes, checksum: 232f69749d4ab4f8001c5983b7251fbf (MD5) / Acoplamentos mecânicos com contatos forçados estão sujeitos à falhas provocadas por variados mecanismos: deformação plástica, ruptura frágil, fadiga, corrosão, defeitos macro e microscópicos. Na prática esses mecanismos poucas vezes se apresentam isolados e não rara é a combinação de mais de dois para explicar uma falha catastrófica. Nesse trabalho investigou-se o efeito do tratamento criogênico profundo na vida por fadiga sob condições de fretting no Al 7050-T7451. Há fortes indícios da eficácia do tratamento associado ao aumento da resistência ao desgaste e aumento da vida em fadiga de alto ciclo em materiais ferrosos e isso motivou a pesquisa em fadiga sob fretting com ligas de alumínio de alta resistência de uso aeronáutico. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Mechanical couplings with forced contacts are subject to failures caused by different mechanisms: deformation, rupture fragile, fatigue, corrosion, macro and microscopic defects. These mechanisms have not always isolated and not rare is the combination of more than two to explain a catastrophic failure. This work investigate the effect of deep cryogenic treatment of fretting fatigue life of Al 7050-T7451. There is strong evidence of the effectiveness of treatment associated with increased wear resistance and increase the life in the high-cycle fatigue in ferrous materials and that motivated the search on fretting fatigue with high strength aluminum alloys of aeronautical use.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2011. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-04-25T14:35:07Z No. of bitstreams: 1 2011_FernandadeOliveiraSoaresSousa.pdf: 3248121 bytes, checksum: 58bc29b0278c716de89adb751f65a73e (MD5) / Rejected by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com), reason: Falta o abstract. on 2012-04-27T13:58:54Z (GMT) / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-05-08T11:30:27Z No. of bitstreams: 1 2011_FernandadeOliveiraSoaresSousa.pdf: 3254273 bytes, checksum: bb493c12c1f70a2c12ad26ddfee7aaf5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-05-10T12:10:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_FernandadeOliveiraSoaresSousa.pdf: 3254273 bytes, checksum: bb493c12c1f70a2c12ad26ddfee7aaf5 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-10T12:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_FernandadeOliveiraSoaresSousa.pdf: 3254273 bytes, checksum: bb493c12c1f70a2c12ad26ddfee7aaf5 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo introduzir uma metodologia para estimar cargas em pinos de cisalhamento de uma turbina Kaplan e relacionar eventos de falha de pinos a sobrecargas com origem hidrodinâmica. O estudo foi realizado na Usina Hidrelétrica Coaracy Nunes, situada no estado do Amapá. Existem muitos aspectos que podem ser considerados como causa de falhas em pinos de cisalhamento, como fratura por fadiga, cargas estáticas excessivas devido a problemas de alinhamento e montagem. O principal fator considerado nesta análise é o estudo de carregamentos hidrodinâmicos causados pela passagem do escoamento pelas pás do distribuidor e transmitidos ao restante da estrutura. Isto pode causar uma sobrecarga cíclica, levando, em consequência disso, a danos no pino de cisalhamento. Para investigar este fenômeno, uma análise da estrutura do distribuidor foi realizada para estimar as cargas transientes atuantes em cada componente do sistema de controle direcional das pás do mecanismo. Como resultado, as cargas com origem hidrodinâmica atuantes nos pinos de cisalhamento serão conhecidas. Uma análise complementar foi necessária para avaliação da influência da componente aleatória da velocidade do escoamento no comportamento dinâmico da pá do distribuidor. Para isso, considerando as restrições de movimento nas pás do distribuidor, é proposto um modelo estocástico de um grau de liberdade para o estudo da influência da velocidade incidente nos principais parâmetros regentes do movimento da pá quando submetida ao escoamento. Estudos de CFD do escoamento em Caixas Espirais das unidades Kaplan instaladas na Usina Hidrelétrica Coaracy Nunes foram usados como base para estimar o perfil estocástico de velocidade. O método da perturbação foi aplicado para solução do problema estocástico. Este trabalho é importante para determinar a relação entre instabilidades fluido induzidas e os eventos de quebras de pinos de cisalhamento. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work has the objective of introducing a methodology to estimate loads on wicket gates‟ shear pins of a Kaplan turbine and relate its failure events to overloads with hydrodynamic origin. The study was held on the Hydro Power Unit of Coaracy Nunes, situated in Amapá. There are many aspects that may be considered as causes of the shear pins failures such as fatigue failure, excessive static loads due to bad alignment and assembly problems. The main factor that is considered in this research is the study of hydrodynamic loads caused by the flow passage through distributor‟s vanes and transmitted to the remaining of its structure. This could cause cyclic overload and, consequently, lead to the shear pin damage. To investigate this phenomenon, an analysis of the distributor structure was performed in order to estimate the acting transient loads on each component of its drive system caused by the flow. As result, the loads acting on the shear pins originated by the flow passage will be known. A complementary analysis was performed in order to evaluate the influence of this randomness inherent to the incident velocity. Considering the movement restrictions on the distributor blades, it is proposed a one degree of freedom stochastic model to study the dynamical stall induced by the flow acting on blades of a Kaplan turbine distributor, which is modelled considering its randomness. CFD studies on the flow inside the spiral cases of the Kaplan units in hydro power plant of Coaracy Nunes were used as basis to estimate the stochastic profile of velocity. The perturbation method was applied to solve the stochastic problem. This research is important to determine the relation between hydro-induced instabilities and the shear pins failure events.

Resumo: O titânio (Ti) é um material biocompatível e que apresenta boa resistência à fadiga e a corrosão. Essas características levam-no a ser muito utilizado na fabricação de próteses ortopédicas e implantes dentários. Entretanto, o titânio não é bioativo. Existem vários métodos para tornar o Ti bioativo, e que podem resultar em superfícies com diferentes morfologias e propriedades mecânicas. A oxidação anódica é uma técnica muito utilizada quando se pretende melhorar a bioatividade da superfície do titânio. No presente estudo esta técnica foi utilizada para a obtenção de um filme anódico com incorporação de íons de Ca e P com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento térmico (400 ºC e 600º C) e hidrotérmico (120 ºC) nas propriedades mecânicas e de bioatividade dessa nova superfície. Foi verificado que o filme anódico apresentou uma morfologia rugosa e porosa, com pequena quantidade da fase anatásio e rutilo e com valores de dureza mais elevados e módulo elástico mais baixo que o titânio referência. Não foram observadas mudanças na morfologia das superfícies após os tratamentos térmicos e hidrotérmico, mas observou-se um aumento na dureza em todas as condições, devido ao aumento da fase rutilo no filme anódico.Tribology tests showed that the surface anodized and heat treated at 600 ° C presented better wear resistance compared with the others surfaces and have shown bioactive after 21 days in SBF. Titanium Anodized and heat treated at 600 º C is a potential candidate to be used in the medical field.