Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2016.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2016.

O desenvolvimento de trabalhos relacionados à compreensão do fenômeno de limiar de fadiga ou fator de intensidade de tensão limite (&#916K0), tem possibilitado a aplicação de medidas de segurança para evitar acidentes ou perdas. Estas medidas vão desde a avaliação e substituição de peças contendo falhas até o estabelecimento de prazos entre inspeções. O conhecimento mais aprofundado dos mecanismos que induzem ou promovem o fechamento de trinca por fadiga, auxilia na avaliação dos resultados obtidos para &#916K0 e permite o conhecimento mais preciso deste valor, introduzindo o parâmetro &#916K0,ef. Estudou-se o crescimento de trinca por fadiga para a liga aeronáutica 7050-T73651 com decaimento de &#916K para determinação de &#916K0. Foi considerado o efeito de fechamento de trinca para se verificar o valor de &#916K0,ef para a orientação de laminação LT. Foi verificada a eficiência das equações de Priddle e de Donahue para se prever o comportamento da curva da/dN versus &#916K em função dos parâmetros da equação de Paris e características do material. / The recent development of works on the fatigue threshold phenomenon has provided powerful knowledge applicable to reliability practices such as the replacement of parts or the establishment of periods between inspections. A better understanding of the mechanisms leading to fatigue crack closure has permitted investigators to describe more accurately &#916K0 values, thus introducing a new &#916K0,eff parameter. In this work, fatigue crack growth was carried out on the aeronautics aluminum alloy 7050-T73651 with &#916K decreasing in order to determine &#916K0. Fatigue crack closure effects were considered as to verify the &#916K0,eff value for the LT direction. The ability of the equation of Priddle and that of Donahue to predict the behaviour of da/dN versus &#916K curves based on the parameters m and C from Paris equation and on the materials characteristics was verified.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-22T00:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho apresenta uma avaliação de desempenho realizada na liga 800H, utilizada normalmente em reatores e caldeiras, à temperatura ambiente sob carregamento combinado, este envolvendo componentes axial e de torção, de modos proporcional e não proporcional, com controle de deformação. O enfoque dos ensaios concentra-se na etapa de nucleação de trincas, uma vez que o componente em serviço é solicitado em fadiga biaxial de alto ciclo, oriunda de um carregamento combinado, e a maior parte da vida do componente é consumida nesta etapa. Para a determinação do número de ciclos para nucleação de trinca o ensaio mecânico foi interrompido em diferentes instantes de tempo e a superfície do corpo de prova foi analisada por réplicas metalográficas. Constatou-se que este valor diminui com o aumento da amplitude de deformação imposta no carregamento. As trincas nucleadas foram caracterizadas por suas localizações no interior dos grãos, bem como por suas posições em relação aos planos das trincas, estes últimos perpendiculares às tensões normais máximas. Foi constatado, através de técnica de difração de elétrons retro-espalhados (DERE) obtida no microscópio eletrônico de varredura (MEV), que o plano cristalográfico {001} do grão onde ocorreu a nucleação da trinca é o de menor resistência à fadiga. O tamanho da zona plástica na ponta da trinca foi averiguado através da técnica de contraste por canalização de elétrons (CCE), a qual mostrou-se suficientemente sensível, isto é, precisa, para tal aplicação. A partir da determinação deste valor foi possível caracterizar as trincas em relação ao critério de trinca microestuturalmente ou mecanicamente pequena. A estrutura de discordâncias resultante dos carregamentos foram observadas no MEV e no microscópio eletrônico de transmissão (MET), sendo possível, em muitos casos, dispensar o uso do MET, devido a consistência das imagens obtidas em ambos. Por fim, medidas de microdureza foram relacionadas com os tipos de estruturas de discordâncias resultantes dos carregamentos. Constatou-se que os carregamentos não proporcionais resultam num emaranhado de discordâncias, que dificultam as discordâncias móveis de deslizar, e, consequentemente, apresentam um maior encruamento cíclico e um valor mais elevado de microdureza. Já em carregamentos proporcionais as estruturas de discordância podem ser na forma de labirinto ou célula, apresentando, desta forma, valores menores de encruamento cíclico e microdureza do que em carregamento não proporcional.

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenhaira Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:18:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tramontin_AndrePenteado_M.pdf: 3029877 bytes, checksum: d1ddf2e0086571a9cb41c8abef993f75 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As fissuras na interface alvenaria-estrutura são comuns e pouco se conhece a respeito da sua ocorrência, embora sejam freqüentes, especialmente as que aparecem na ligação alvenaria-pilar de concreto. O objetivo deste trabalho foi estudar a melhor técnica de ancoragem entre alvenaria-estrutura, avaliando sua eficiência no combate a esse tipo de fissura. Foram utilizados para a elaboração dos ensaios, além dos materiais usados na alvenaria de vedação (bloco cerâmico, argamassa etc), diferentes materiais de ancoragem (tela metálica eletrosoldada e barras de aço) e dispositivos de ligação (adesivo epóxi, pinos, arruelas e cantoneira), analisando-se assim o melhor conjunto do ponto de vista técnico. Foram feitos ensaios de caracterização dos materiais e de arrancamento à tração direta, até a ocorrência da primeira fissura visível a olho nu. Concluiu-se finalmente que a tela metálica eletrosoldada galvanizada malha 15 x 15 mm e diâmetro do fio 1,65 mm, sem cantoneira e com tratamento de chapisco com adesivo acrílico no pilarete foi a melhor técnica de ancoragem para a prevenção do aparecimento de fissuras na interface alvenaria de vedação e pilar de concreto / Abstract: The splitting of the fair-faced masonry-structure are very usual but it is not wellknown the reason of its occurrence, although they are frequent, specially the ones that appear in the linking of the masonry-concrete column. The purpouse of this work was to study the best anchorage technique between masonrystructure, being evaluated its efficiency to prevent this type of splitting. Beyond the materials that are usually used for masonry (ceramic block, mortar etc), changeable materials of anchorage (stell welded tie and steel wire) and apparatus of linking (adhesive epoxy, bolts, washers and angle-steel) were used, analyzing the best combination for the technical view. Tests of characterization of the materials and the pullout test were made, until the occurrence of the first splitting visible by naked eye. Finally, it was concluded that the metallic wall tie, 15 x 15 mm and the diameter of wire 1,65 mm, without angle-steel and with mortar with acrylic adhesive in the concrete column was the best anchorage technique for to prevent occurrence of splitting in the fair-faced masonry-concrete structure / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

O desenvolvimento de trabalhos relacionados à compreensão do fenômeno de limiar de fadiga ou fator de intensidade de tensão limite (&#916K0), tem possibilitado a aplicação de medidas de segurança para evitar acidentes ou perdas. Estas medidas vão desde a avaliação e substituição de peças contendo falhas até o estabelecimento de prazos entre inspeções. O conhecimento mais aprofundado dos mecanismos que induzem ou promovem o fechamento de trinca por fadiga, auxilia na avaliação dos resultados obtidos para &#916K0 e permite o conhecimento mais preciso deste valor, introduzindo o parâmetro &#916K0,ef. Estudou-se o crescimento de trinca por fadiga para a liga aeronáutica 7050-T73651 com decaimento de &#916K para determinação de &#916K0. Foi considerado o efeito de fechamento de trinca para se verificar o valor de &#916K0,ef para a orientação de laminação LT. Foi verificada a eficiência das equações de Priddle e de Donahue para se prever o comportamento da curva da/dN versus &#916K em função dos parâmetros da equação de Paris e características do material. / The recent development of works on the fatigue threshold phenomenon has provided powerful knowledge applicable to reliability practices such as the replacement of parts or the establishment of periods between inspections. A better understanding of the mechanisms leading to fatigue crack closure has permitted investigators to describe more accurately &#916K0 values, thus introducing a new &#916K0,eff parameter. In this work, fatigue crack growth was carried out on the aeronautics aluminum alloy 7050-T73651 with &#916K decreasing in order to determine &#916K0. Fatigue crack closure effects were considered as to verify the &#916K0,eff value for the LT direction. The ability of the equation of Priddle and that of Donahue to predict the behaviour of da/dN versus &#916K curves based on the parameters m and C from Paris equation and on the materials characteristics was verified.

[pt] Entalhes e trincas são normalmente tratados como problemas bi-dimensionais na maioria das análises e projetos, com o emprego de soluções limites 2D obtidas de teorias de elasticidade plana para avaliar a severidade dos efeitos de concentração de tensão e deformação próximo à sua ponta. Contudo, devido à restrição por deformações de Poisson induzidas pelos gradientes de tensão em torno da ponta, estas regiões podem sofrer efeitos tridimensionais importantes em seus campos de tensão e deformação, os quais, se negligenciados, podem levar a predições não conservadoras de dano e vida. A iniciação de trincas por fadiga, estimativas de tamanho e formato de zona plástica e dominância de estado plano de tensão ou deformação em campos controlados por K são exemplos típicos de problemas sensíveis a tais efeitos. Técnicas de Elementos Finitos Linear Elásticos são utilizadas na simulação de efeitos 3D ao longo da frente de entalhes, tais como a influência da razão espessura-raio-de arredondamento sobre os campos de tensão e deformação que a cercam. A influência de tais efeitos 3D é examinada do ponto de vista de projeto estrutural. Então, a versátil técnica da submodelagem é empregada no estudo de efeitos 3D similares ao longo da frente de trincas curtas e longas. Finalmente, uma rotina de remalhamento passo-a-passo é utilizada para demonstrar como uma trinca inicialmente reta deve se curvar conforme propaga por fadiga. / [en] Notches and cracks are usually treated as two-dimensional problems in most structural design and analysis tasks, employing 2D limit solutions obtained from plane elasticity theories to evaluate the severity of stress/strain concentration effects around their tips. However, due to restrictions to the Poisson strains induced by the stress gradients around such tips, these regions may be affected by important three-dimensional effects that can affect their stress/strain fields and possibly lead to non-conservative damage and life predictions if neglected. Fatigue crack initiation, plastic zone size and shape estimation, and plane stress/plane strain dominance issues on K-controlled fields are typical examples of problems sensible to such effects. Linear Elastic Finite Element techniques are used to simulate 3D effects along notch fronts, such as how the thicknessto-notch root radius Beta/Rho affects the stress and strain fields that surround them. The inuence of such 3D effects is evaluated from the structural design point of view. Then versatile submodeling techniques are used to study similar 3D effects along the fronts of short and long cracks. Finally, a stepwise remeshing routine is used to show how an initially straight crack must slightly curve its front during its propagation by fatigue.

[pt] A resistência a fadiga dos elementos estruturais pode ser limitada pela presença de trincas curtas, as quais podem passar despercebidas em inspeções não-destrutivas tradicionais. Para modelar o comportamento dessas trincas pode-se utilizar o tamanho característico das trincas curtas ao, proposto por El Haddad, Topper e Smith (ETS), que permite ajustar adequadamente os dados experimentais do diagrama de Kitagawa-Takahashi. Partindo do modelo ETS, neste trabalho se apresenta o modelo do Gradiente de Tensão (GT), desenvolvido para prever o efeito das trincas curtas que nascem em pontas de entalhes. Este modelo reconhece que trincas podem ser facilmente geradas por fadiga em entalhes afiados, que introduzem efeitos de concentração de tensão elevados nas suas pontas. Mas devido ao alto gradiente de tensão que atua em torno das pontas desses entalhes, as trincas curtas que deles emanam também podem parar de crescer por fadiga após terem se propagado por uma pequena distância, tornando-se assim trincas não-propagantes que podem ser toleradas em serviço. Corpos de prova tipo C(T) modificados foram projetados especificamente para estudar a geração e o crescimento inicial dessas trincas em ensaios de fadiga, e usados para verificar experimentalmente as previsões do modelo proposto. / [en] The fatigue strength of structural elements may be limited by the presence of short cracks, which can not be detected with traditional nondestructive inspections. The behavior of these cracks can be modeled using the characteristic size of short cracks a0, proposed by El Haddad, Topper and Smith (ETS), which allows one to properly adjust experimental data from the Kitagawa-Takahashi diagram. Based on the ETS model, this work presents the Stress Gradient (SG) model, developed to predict the effect of short cracks that grow from the notch tips. This model considers that cracks are easily generated due to fatigue in sharp notches, which introduce high stress concentration effects at their tips. Because of the high stress gradient acting at these notch tips, the short cracks can also stop to grow by fatigue after having propagated through a small distance, thereby becoming non-propagating cracks that can be tolerated in service. C(T) modified specimens were specifically designed to study the generation and initial growth of these cracks in fatigue tests, and used to experimentally verify the predictions of the proposed model.

A análise da vida em fadiga em amplitude variável associada à corrosão é bastante complexa, devido a combinações entre as interações eletroquímicas ocorridas, tendo em vista a exposição da frente da trinca à névoa salina somada aos efeitos deletérios do carregamento de amplitude variável. Esta combinação de efeitos ainda não é modelada matematicamente, e os dados experimentais observados em outros trabalhos ainda geram hipóteses inconclusivas. Neste contexto, este estudo tem como objetivo avaliar a vida em fadiga da liga 7475 T7351, utilizando carregamento de voos simulados TWIST e FALSTAFF e submetida a névoa salina a 3,5 e 5%. Foram executados ensaios eletroquímicos, para verificar o potencial de corrosão dessa liga e análise microestrutural para verificar a formação de pites. O crescimento de trinca por fadiga com carregamento de voo foi simulado, sem considerar os efeitos do meio, nos programas NASGRO 4.0, AFGROW e CRACK 2000, com parâmetros calibrados no NASGRO 4.0, no intuito de verificar quais modelos matemáticos e programas descrevem a curva experimental em ar com menor erro. Os resultados mostraram que os programas NASGRO 4.0 e AFGROW se aproximaram com menor erro à curva experimental em ar. Os ensaios de crescimento de trinca por fadiga foram executados com carregamento de voos simulados e os parâmetros para o sistema de geração de névoa salina foram determinados experimentalmente. As curvas de crescimento de trinca e taxa de propagação em névoa salina foram comparadas às curvas em ar, as quais também foram obtidas sob as mesmas condições de carregamento. Observou-se que para os ensaios em névoa salina, a trinca rompeu com maior número de voos em relação às curvas em ar. / The corrosion fatigue life analysis under variable amplitude loading is very complex due electrochemistry effects in crack tip exposed to salt spray matched to harmful effects of amplitude variable loading. This effects combination is not modeling mathematically actually, and the experimentally data observed in other research generates inconclusive theories. In this context, the main aim of this research to evaluate the corrosion fatigue life of 7475 T7351 under spectrum loading TWIST and FALSTAFF and exposed to 3.5% and 5% NaCl. Electrochemistry test were performed to verify the corrosion potential followed of microstructural analysis by SEM, to verify the pitting on 7475 T7351 alloy. The fatigue crack growth was simulated, without environmental effects, using the codes NASGRO, AFGROW and CRACK 2000, the simulation parameters was fit on NASGRO 4.0, to analyze whether the crack growth models and codes are able to represent properly the air experimental crack growth data. The results showed that NASGRO 4.0 and AFGROW codes described the fatigue crack growth in air with less error. The fatigue crack growth tests were performed under spectrum loadings and the parameters to obtain salt spray were determined experimentally. The corrosion fatigue crack growth and rate data were compared to air data, under the same loading conditions. The corrosion fatigue tests showed that the specimens cracked under a larger number of flights than specimens in air.