Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rinaldo Puff.pdf: 1851165 bytes, checksum: 1c6629dad35bf876d8e26f6a5fd89ba8 (MD5) Previous issue date: 2002-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of this work is to present and discuss the results obtained in the study of fatigue properties for SAE 1075 steel, cold rolled, quenched and tempered, when subjected to two different cutting processes, and with different finishing processes. This type of material is frequently applied in components with elastic characteristics, like planar springs and valves. The cutting processes used were the laser cutting and electrical erosion by wire, frequently used for obtaining prototype components in the machines and equipments industry. Regarding the finishing processes, the comparison was made between components as cut, with tumbling, polishing, and with shot peening. For obtaining the properties, is this case the S N curve, an alternate bending fatigue machine was developed and used. Statistical methods were used in order to obtain the curve shape in medium cycle fatigue region, and a normal probability paper was used for determining the mean fatigue limit for infinite life for each condition tested. The low cycle fatigue region was not studied in detail. The results are presented in the form of S N curves for each condition tested, and comparisons are done with the purpose of knowing advantages in the application of one or another configuration in making prototype components for high performance and reliable equipments. At the end, a case study was performed, showing the applicability of the collected data, in the design of a real component used in a refrigeration machine. / O propósito deste trabalho é apresentar e discutir os resultados obtidos no estudo das propriedades de fadiga do material aço SAE 1075, laminado a frio, temperado e revenido, submetido a dois processos de corte diferentes, e com diferentes graus de acabamento superficial. Este material é muito utilizado em componentes com características elásticas como molas planas, e válvulas. Os processos de corte utilizados foram o corte a laser e por eletroerosão a fio, freqüentemente utilizados na obtenção de componentes para protótipos na indústria de máquinas e equipamentos. Quanto ao acabamento superficial, a comparação foi feita entre corpos de prova simplesmente cortados, com tamboreamento, com polimento e com shot peening . A obtenção das propriedades, no caso a curva S N, foi feita com a utilização de uma máquina de ensaio de fadiga por flexão alternada. Métodos estatísticos foram aplicados na determinação da inclinação das curvas na região de fadiga de médio ciclo, e um papel de probabilidade normal foi utilizado para determinação do limite de fadiga médio para vida infinita, para cada condição testada. A região de fadiga de baixo ciclo não foi investigada com detalhes. Os resultados são apresentados na forma de curvas S N, para cada condição, e comparações são feitas, no sentido de conhecer as vantagens da utilização de uma ou de outra condição, na obtenção de componentes protótipos para equipamentos de alta performance e confiabilidade. Por fim, um estudo de caso foi realizado, demonstrando a aplicabilidade dos dados obtidos no projeto de um componente real para uma máquina de refrigeração.

[pt] Entre os vários processos envolvidos na produção de petróleo e gás, o processo de perfuração tem recebido grande atenção recentemente. Pesquisas estão sendo direcionadas para este tema com o objetivo de melhorar o desempenho das brocas de perfuração. Assim, o interesse da indústria do petróleo é aumentar a taxa de penetração, reduzir o tempo de manobras, aumentar a vida útil das brocas e consequentemente reduzir gastos durante o processo de perfuração. Para alcançar estes objetivos, tradicionalmente, são empregados métodos de otimização de perfuração baseados em energia mecânica específica. Estes métodos utilizam como dados de entrada o peso sobre a broca, taxa de penetração, torque e resistência à compressão da rocha. Os métodos de otimização de perfuração ainda apresentam algumas dificuldades, tais como: relacionar energia mecânica específica com resistência à compressão simples e os métodos dependem de dados de perfuração de poços, como listados acima. Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo alternativo do processo de corte em rocha baseado em simulação numérica, especificamente utilizando um programa comercial de elementos finitos chamado Abaqus. A primeira parte do trabalhou consistiu no desenvolvimento de modelos de corte em metais baseado na lei de plasticidade de Johnson-Cook. A motivação na escolha destes modelos foi a grande quantidade de trabalhos encontrados na literatura que tratam do processo de usinagem em metais. Posteriormente, a segunda parte do trabalho, que trata do corte em rocha, foi conduzida. Modelos tridimensionais de ensaios de single cutter foram elaborados e simulados utilizando a lei de plasticidade de Drucker-Prager, adequada para rochas, que considera o efeito da pressão de confinamento. / [en] Among the various processes involved in producing oil and gas, the drilling process has received great attention recently. Research is being directed to this issue in order to improve the performance of drill bits. Thus, the interest of the oil industry is to increase the penetration rate, reduce the time of switching, extending the life of drills and consequently reduce spending during the drilling process. To achieve these goals are traditionally used for drilling optimization methods based on mechanical specific energy. These methods use as input the weight on the drill penetration rate, torque and compressive strength of rock. The drilling optimization methods still present some difficulties, such as mechanical specific energy relationship with compressive strength and the methods depend on data-drilling, as listed above. This dissertation aims to present a study of alternative rock cutting process based on numerical simulation, specifically using a commercial finite element program called Abaqus. The first part of the work was the development of models of metal cutting based on the plasticity law of Johnson-Cook. The motivation in choosing these models was the large number of studies in the literature dealing with the machining process in metals. Subsequently, the second part of the work, which is cut in rock, was conducted. Three-dimensional models of single cutter tests were designed and simulated using the plasticity law of Drucker-Prager, suitable for rocks, which considers the effect of confining pressure.