Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-18T17:21:52Z No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-08-25T18:17:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T18:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Este trabalho avalia a influência da laminação na alteração das taxas de propagação de trincas por fadiga em ligas de alumínio AL7050-T7451. A análise é baseada no levantamento das curvas de velocidade de propagação de trincas da/dN x ΔK através de ensaios experimentais, e na obtenção das constantes de Paris para cada uma das direções. Foram analisados quatro diferentes posicionamento de corpos de prova em função do sentido de laminação, sendo eles: L-T, T-L, S-L e T-S. Os resultados foram comparados entre si a fim de avaliar se existem diferenças significativas. As quatro direções analisadas apresentaram diferenças de resistência à propagação de trincas significativas, sendo a direção S-L menos resistente e a direção T-S mais resistente à propagação de trincas, sendo a diferença da velocidade de propagação de trincas entre as direções T-S e S-L, para os mesmos valores de ΔK, cerca de 600% a mais na direção S-L. A direção L-T apresentou a menor aceleração no crescimento das trincas, já a maior aceleração foi observada na direção S-L. Porém, a direção T-S (que foi a mais resistente à propagação de trincas) apresentou tendência de desvios e /ou bifurcações significativas. Ainda foi verificado que o método de ensaio experimental experimental utilizado pode influenciar os resultados obtidos (controle de ΔK ou amplitude de carga constante), mesmo que todos os parâmetros utilizados nos dois métodos estejam dentro das condições estabelecidas pelas normas vigentes. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluates the influence of rolled on the propagation rates of fatigue crack in AL7050-T7451 aluminum alloy. The analysis is based on survey of velocity curves propagation da / dN x ΔK through experimental trials, and obtaining of the constant of Paris for each direction. Four different positions of specimens were analyzed in function the direction of lamination, being them: L-T, T-L, S-L and T-S. The results were compared each other to assess whether there are significant differences. The four directions analyzed showed resistance differences to the spread of significant cracks, and the direction S-L was less resistant and direction T-S was more resistant to crack propagation, and the difference of crack propagation speed between the T-S and S-L directions for the same ΔK values, was about 600% more in the direction S-L. L-T direction had the lowest acceleration in the growth of cracks, already the largest acceleration was observed in the direction S-L. However, the direction of T-S (which was more resistant to crack propagation) tended significant of deviations and/or bifurcations. In additional it was found that the used experimental test method can influence the results (ΔK control or constant load), even if all the parameters used in the two methods are within the conditions laid down by standards.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-28T17:41:10Z No. of bitstreams: 1 2017_PedroGustavoPereiraLeite.pdf: 3857736 bytes, checksum: a17f7425414b136012653154fd460f21 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-08T20:28:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PedroGustavoPereiraLeite.pdf: 3857736 bytes, checksum: a17f7425414b136012653154fd460f21 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-08T20:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PedroGustavoPereiraLeite.pdf: 3857736 bytes, checksum: a17f7425414b136012653154fd460f21 (MD5) Previous issue date: 2018-02-08 / Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF). / O Método dos Elementos de Contorno (MEC) realiza a discretização apenas no contorno do domínio, o que simplifica todo o processo de modelagem numérica do problema, porém apresenta um inconveniente quando aplicado a problemas no âmbito da Mecânica da Fratura: degeneração do sistema de equações devido a presença de trinca. É possível superar essa dificuldade com o MEC Dual (MECD) na discretização da trinca, onde se utiliza duas equações independentes em cada face da trinca que permitem resolver o problema de degeneração e sem a necessidade de remalhamento a cada avanço de trinca, o que se torna uma clara vantagem sobre outros métodos numéricos como o Método dos Elementos Finitos. O presente trabalho propõe a utilização do programa acadêmico BemCracker2D e sua interface gráfica BemLab2D para simular numericamente problemas de propagação de trincas por fadiga em modo misto (I+II). A metodologia consiste em construir modelos numéricos com o BemLab2D, calcular tensões elásticas pelo MEC convencional e realizar análises incrementais da extensão da trinca com o MECD por meio do BemCracker2D. Os fatores de intensidade de tensão (FIT) são computados para cada incremento através da integral-J, a direção de propagação pelo critério da máxima tensão circunferencial e a taxa de crescimento da trinca por uma equação modificada de Paris, que utiliza um FIT equivalente considerando os modos I e II de fratura. Os resultados são comparados com equações analíticas, resultados experimentais e numéricos extraídos da literatura, com o objetivo de demonstrar a acurácia e eficiência da metodologia adotada, bem como validar a robustez dos programas. De maneira geral, os programas de análise se mostraram extremamente eficazes, gerando resultados consistentes, mesmo com as aproximações consideradas nos modelos numéricos. / The Boundary Element Method (BEM) performs the discretization only on the boundary of the domain, which simplifies the whole process of numerical modeling of the problem, but the method presents an inconvenience when it is applied in problems of Fracture Mechanics: degeneration of the system of equations due to the presence of a crack. It is possible to overcome this difficulty with the Dual Boundary Element Method (DBEM) on the discretization of the crack, which uses two independent equations in each face of the crack that allow to solve the degeneration problem and without the necessity of remashing at each crack growth step, becoming a clear advantage over other numerical methods like the Finite Element Method in crack growth studies. The present study proposes the use of an academic software named BemCracker2D and its graphic interface named BemLab2D to simulate problems of fatigue crack growth in mixed mode (I+II). The methodology consists in construct numerical models with BemLab2D, calculate elastic stresses with the conventional BEM and then perform incremental analyses with the DBEM through the BemCracker2D. The stress intensity factors (FIT) are computed to each increment through J-integral, the crack growth direction through the maximum tangential stress criterion and the crack growth rate through a modified Paris equation, which uses an equivalent FIT considering fracture mode I and II. The results are compared with analytical equations, as well as experimental and numerical results extracted from the literature, aiming to demonstrate the accuracy and efficiency of the adopted methodology, as well as to validate the robustness of the programs. In general, the analysis programs were extremely effective, generating consistent results, even with the approximations considered in the numerical models and presenting tools that facilitate and accelerate the entire analysis process.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-12-04T13:07:44Z No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2016-03-28T11:33:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T11:33:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / O objetivo desse trabalho é avaliar o fenômeno de propagação de trincas em condições de fretting. Uma metodologia mais genérica para estimar o fenômeno de parada de trincas curtas foi proposta e diferentes modelos para estimar a direção de iniciação e a posterior propagação de trincas também foram avaliados. Teorias clássicas como o método da distribuição das discordâncias e rotinas robustas em elementos finitos foram utilizadas para calcular os parâmetros mais importantes desse trabalho. Dados experimentais disponíveis na literatura foram utilizados para verificar a acurácia das metodologias em estudo. A metodologia proposta para avaliar o fenômeno de parada de trincas curtas foi capaz fornecer melhores resultados que outras presentes na literatura quando uma curva mais genérica para o fator de intensidade de tensão limiar (Δℎ), baseada no parâmetro material de Bazant, , foi utilizada. A respeito da estimativa da direção de iniciação de trincas, duas metodologias baseadas na Teoria das Distâncias Críticas foram avaliadas e um delas (o Método da Direção Crítica) foi capaz de fornecer satisfatoriamente a direção de iniciação das trincas, enquanto que a outra metodologia baseada em uma abordagem não-local de plano crítico levou a grandes erros nas estimativas. Duas outras diferentes metodologias também foram testadas para prever o caminho de propagação de trincas sendo que uma delas, baseada no cálculo do fator de intensidade de tensão de uma trinca infinitesimal emergindo de uma trinca preexistente, foi capaz de fornecer bons resultados, enquanto que a outra metodologia, baseada na faixa de tensão cisalhante nas proximidades da ponta da trinca, conduziu a resultados discrepantes em relação as observações experimentais. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this work is to evaluate the crack behaviour under fretting conditions. A more generic methodology was proposed to predict the short crack arrest phenomenon and different models to estimate the direction of crack initiation and further propagation were also assessed. Classical theories as the distribution dislocation technique and robust commercial FEM routines were used to calculate the most important mechanical parameters involved in these theories. Available experimental data were collected to verify the accuracy of the present methodologies. The methodology proposed here to evaluate short crack arrest was able to provide better estimates than other available in the literature when a more generic curve for the stress intensity factor threshold (Δℎ), based on the Bezant’s material parameter, , was used. Concerning the estimate of crack initiation direction, two methodologies based on the Theory of Critical Distances were assessed and one of them (the Critical Direction Method) could satisfactory provide the direction of crack initiation, whereas the other model, based on a non-local critical plane approach, led to high discrepancies. Two methodologies were also tested to predict crack propagation path and one of them, based on the calculation of the stress intensity factor of an infinitesimal kinked crack emerging from the original one, was able to provide good results, whereas the other methodology, based on the shear stress range near to the crack tip, led to inaccurate results.