Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Este trabalho apresenta o cálculo direto dos fatores de intensidade de tensão na análise da deformação em modo misto de placas homogêneas bidimensionais com trincas. O cálculo direto dos fatores de intensidade de tensão surge como uma consequência natural de um processo de regularização conhecido como técnica da subtração da singularidade. Esta técnica de regularização utiliza uma solução particular singular do problema da trinca para introduzir os fatores de intensidade de tensão como incógnitas primárias adicionais no método dos elementos finitos. A sua aplicação depende da disponibilidade de soluções singulares válidas para uma placa com múltiplas trincas no caso mais geral. Neste trabalho, o termo singular da expansão em série de Williams, válido para um trinca lateral semi-infinita, é usado no processo de regularização. Duas placas trincadas foram analisadas com esta técnica, a fim de avaliar a precisão e eficiência da formulação. Os resultados obtidos neste trabalho estão em perfeito acordo com os resultados obtidos com o método dos elementos de contorno dual e outros resultados publicados. A precisão e eficiência da implementação aqui descrita permite concluir que esta é uma formulação confiável, ideal para o estudo de problemas de crescimento de trincas em modo misto de deformação, com o método dos elementos finitos. / This paper is concerned with the direct computation of stress intensity factors in the finite element analysis of the mixed-mode deformation of homogeneous cracked plates. The direct computation of stress intensity factors is a consequence of a regularization procedure that uses a singular particular solution of the crack problem to introduce the stress intensity factors as additional in the primary unknowns problem. In this paper, the singular term of Williams’ eigen expansion, derived for a semi-infinite crack, is used to regularize the elastic field of an edge-cracked finite plate. Two cracked plates were analyzed with this technique, in order to assess the accuracy and efficiency of the formulation. The results obtained in this work are in perfect agreement with those obtained with the dual boundary element method and other published results. The accuracy and efficiency of the implementation described herein make this a reliable formulation, ideal for the study of crack-growth problems under mixed-mode conditions with the finite element method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-05-25T18:39:22Z No. of bitstreams: 1 2017_MarceloAvelarAntunes.pdf: 6625349 bytes, checksum: be484b2964cfc7af247df155d40aebb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-06-06T17:41:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MarceloAvelarAntunes.pdf: 6625349 bytes, checksum: be484b2964cfc7af247df155d40aebb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T17:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MarceloAvelarAntunes.pdf: 6625349 bytes, checksum: be484b2964cfc7af247df155d40aebb2 (MD5) Previous issue date: 2017-06-06 / Este trabalho propõe soluções para fadiga por fretting utilizando fatores concentradores de tensão modificados para ligas de aço, alumínio e titânio, os quais são utilizados para se obter fatores de intensidade de tensão na análise com base na Mecânica da Fratura Baseada em Deformação. Primeiramente, um modelo numérico bidimensional com consideração de material elástico, isotrópico e homogêneo foi criado através do método dos elementos finitos. Assumiu-se que a nucleação da trinca ocorreu no ponto de máxima tensão normal na direção da carga remota de fadiga, seguindo uma trajetória retilínea sob tal ponto, da qual se extraíram os campos de tensões atuantes. Uma grande quantidade de campos de tensão foi gerada modificando-se, um de cada vez, parâmetros importantes no estudo de fretting, a saber: o coeficiente de atrito, a carga remota de fadiga, o raio do pad e o material. Todos os modelos propostos seguiram o regime de deslizamento parcial, com bons resultados sido obtidos quando comparados com as soluções analíticas. Através de funções de peso, fatores de intensidade de tensão elásticos sob o modo I foram obtidos, os quais foram então usados para se computar . Uma análise do comportamento de é então apresentada, seguida de sugestões de seu uso para se levarem em conta efeitos de plasticidade, conhecidamente presentes em no fenômeno de fretting. / This study presents modified stress concentration factor solutions for steel, aluminum and titanium materials under fretting fatigue conditions. solutions are used to obtain stress intensity factors in strain-base fracture mechanic analysis. At first, 2D numerical models with elastic, isotropic and homogeneous materials were created using finite element method. It was assumed that under the maximum tangential load in the bulk stress direction, a straight-line crack path was formed and all stress fields in such path were extracted. A vast number of stress fields were obtained by changing - one at a time – important fretting parameters, namely: coefficient of friction, bulk stress intensity, pad radius and material. All configurations respected a partial slip contact condition and the results obtained showed good agreement with the ones obtained analytically. Weight functions were used to obtain stress intensity factors under mode I, which were then used to compute . An analysis of behavior is then presented and discussed, followed by suggestions of its use taking into account plasticity, knowingly involved in fretting fatigue.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. / Este trabalho avaliou as condições de propagação de trincas que emanam de entalhes. Nesse sentido, foram considerados para análise os formatos de entalhe em V, entalhe em U e uma placa com furo central, com raios de concordância variando entre 0,12 a 4 mm. Uma rotina de simulação numérica de elementos finitos capaz de calcular o fator de intensidade de tensão foi desenvolvida. Para análise da propagação ou parada do crescimento da trinca, as condições para cálculo de foram extraídas de importantes artigos utilizados como referências: Du Quesnay (1986), Susmel e Taylor (2007) e Tanaka (1983). Para determinar o tamanho característico da trinca, foi utilizado o método da teoria da distância crítica (especificamente, o método do ponto). Após obter numericamente o valor de , comparou-se com o limiar de propagação do material ℎ, e se observou a propagação da trinca em 33% dos entalhes com raios maiores, dos quais 17% ficaram na iminência de propagação. No entanto, para os raios menores, as trincas não se propagaram. O método do ponto mostrou-se conservador e as condições impostas para cálculo de foram 60% menores em comparação ao valor de ℎ. / This work evaluated the propagation conditions of a crack emanating from notches. In this perspective, were considered for analysis the V and U notch formats and a central hole plate with concordance radius from 0.12 to 4 mm. A numerical simulation routine of finite elements capable to calculate the stress intensity factor KI was developed. The circumstances of propagation or stop of the crack growth were analyzed and the conditions for calculating KI were extracted from important references articles: Du Quesnay (1986), Susmel and Taylor (2007) and Tanaka (1983). The theory of critical distances (specifically the point method) was used in order to determine the characteristic size of the crack. After the numerically obtaining of the KI value we compared the material propagation threshold Kth, the crack propagation was observed in 33% of the larger radius notches, of which 17% will be in the imminence of propagation. Conversely, for the smaller radius, the cracks did not spread. The point method was shown to be conservative and the conditions imposed for KI calculation were 60% lower compared to the value of Kth.