Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-04-10T14:44:47Z No. of bitstreams: 2 José Fernando Paz Gonzalez.pdf: 13290396 bytes, checksum: 3ac46858db097c536b64b16024f48f3e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-04-20T15:38:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 José Fernando Paz Gonzalez.pdf: 13290396 bytes, checksum: 3ac46858db097c536b64b16024f48f3e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T15:38:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 José Fernando Paz Gonzalez.pdf: 13290396 bytes, checksum: 3ac46858db097c536b64b16024f48f3e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-09 / In recent decades the aluminum had a great evolution since the beginning of his story that came to have a greater value than gold, to the present day that it is used in our days from a tin of soda to key parts of an airplane. With the growing need in various industrial segments, especially the aeronautical and automobile industries, wherein the weight reduction is a concern, the study of this material becomes important. This work has as objective the study of aluminum alloy 7075 solubilized and artificially aging were studied in which the main mechanical behavior of this material. It was performed the hardness, tensile tests and the focus, fatigue test, in which was observed a hardness of 230 HV and mean tensile strength of 676 MPa and yield strength of 615 MPa. The study of fatigue behavior was done in a rotating bending testing machine at ambient temperature to developing the Wöhler curve also known as S-N curve (tension x No. of cycles), who showed the characteristic of non-ferrous materials An specimen reached number of cycle greater than 8,4x106 with the stress of 135 MPa. The fracture surfaces showed the typical characteristics of crack propagation and ductile overload fracture and showed differences in the type of crack propagation in low cycle when compared with medium and high cycle, besides that was showed ratchet marks and fatigue stretch when observed with SEM. It was observed the presence of dimples associated with the precipitates. / Nas últimas décadas o alumínio teve uma grande evolução, desde o começo da sua história em que chegou a ter um valor superior ao ouro, até os dias atuais em que ele é empregado no nosso dia a dia, desde uma lata de refrigerante até partes fundamentais de um avião. Com a crescente necessidade em vários seguimentos industriais, principalmente nas industrias aeronáuticas e automobilísticas, em que se tem a preocupação com a redução de peso, um estudo desse material se torna importante. Este trabalho tem como intuito o estudo da liga de alumínio 7075 solubilizada e envelhecida artificialmente em que foram estudados os principais comportamentos mecânicos desse material. Para esse estudo foi realizado os ensaios de dureza, tração e fadiga, foco deste trabalho, em que se obteve uma dureza de 230 Hv e um limite de resistência médio de 676 MPa e um limite de escoamento de 615 MPa. O estudo do comportamento em fadiga em que se realizou ensaiados de fadiga em uma máquina flexo rotativa de ciclo de tensão reversa tração-compressão à temperatura ambiente levantando a curva de Wöhler também conhecida como curva S-N (tensão x Nº de ciclos), que apresentou característica de material não ferroso. Um dos corpos de prova chegou a atingir um número de ciclos superior à 8,4x106 com uma tensão aplicada no corpo de prova de 135 MPa. As superfícies de fratura apresentaram as características típicas de propagação de trincas e ruptura dúctil por sobrecarga em que se observou diferenças no tipo de propagação da trinca no baixo ciclo com relação as propagações no médio e alto ciclo, além de se verificar a presença de marcas de catraca e estrias de fadiga observadas no MEV. Além de se observar a presença de microcavidades associadas aos precipitados e possíveis precipitados.

[pt] Critérios de fadiga multiaxial para vida infinita tinham por objetivo apenas avaliar a ocorrência de fratura em um componente mecânico quando submetido a carregamentos multiaxiais totalmente reversíveis. Carpinteri e Spagnoli propuseram uma modificação em seu próprio modelo, substituindo por outros parâmetros os limites de resistência à fadiga em flexão f−1 e torção t−1 para ensaios totalmente reversíveis, introduzindo na equação uma variável nf que permitiu realizar uma previsão de vida em fadiga finita. O objetivo do presente estudo é verificar experimentalmente a consistência dessa modificação. A metodologia consistiu em obter experimentalmente curvas de Wohler para tração e torção referentes ao aço DIN 42CrMo4 a fim de obter os parâmetros m e m(asterisco), que são os coeficientes angulares das mesmas em escala log-log, produzindo meios para a aplicação do critério. Como o equacionamento do modelo não apresenta solução analítica, foi desenvolvido uma solução numérica para obter junto ao critério uma previsão teórica de vida em fadiga. Adicionalmente, o estudo busca discutir acerca de uma possível relação direta entre amplitude de tensão normal, amplitude de tensão cisalhante e número de ciclos para falha. O modelo em si apresentou consistência parcial com os experimentos, tendo sido assertivo nos ensaios de torção pura, mas discrepante em ensaios de tração pura. Para carregamentos combinados, houve razoável precisão em dois casos e grande dispersão em outra, mas a avaliação final depende de mais pontos experimentais. / [en] Infinite-life multiaxial fatigue criteria had only the ability to evaluate whether or not fatigue failure is to occur to a mechanical componente once subjected to multiaxial fatigue loadings. Carpinteri e Spagnoli proposed a modification to their own model, substituting both fully reversed bending and torsion fatigue endurance limits, f1 and t−1 respectively, introducing into the equation a new variable nf, allowing the model to predict the fatigue-life of the mechanical component. The main goal of the presente study is to assess the accuracy of the modified model via experiments. The research methodology consisted in determining m and m (asterisk), which are the slopes of the S-N curves for fully reversed bending and torsion experiments on regards to DIN 42CrMo4 steel when plotted into a log-log scale, providing means to apply the model. Since there is no analytic solution to the model, the criterion s equation has to be solved numerically. Furthermore, the present study discusses the possibility of a direct relation between amplitude of normal stress, amplitude of shear stress and number of cycles to failure. The modified Carpinteri & Spagnoli s criterion proved itself to be partially consistent, presenting both accurate predictions of torsional fatigue-life and discrepant results for axial loadings. For combined loadings, the model provided two consistent results while another experimental point was proved far off. The final assessment on regards to the model s accuracy depends on more experimental points.

[pt] O presente trabalho se baseia na teoria dos defeitos equivalentes, também conhecida como teoria de Murakami, que permite a predição da vida-fadiga de materiais estruturais adotando o parâmetro (raiz quadrada de area), responsável por uma equivalência quantitativa entre heterogeneidades microestruturais (inclusões metalúrgicas) existentes na região de análise do material e descontinuidades mecânicas (furos) usinados nos corpos de prova. Neste contexto, a tese propõe novas equações, a partir da teoria de Murakami, para prever falhas por fadiga em carregamentos ultralongos (fadiga de altíssimo ciclo, VHCF) do aço DIN42CrMo4, de larga aplicação na fabricação de eixos virabrequins para unidades geradoras de usinas termoelétricas. Corpos de prova do aço DIN42CrMo4 foram usinados com furos de diâmetros variando entre 0,18 mm e 0,70 mm e ensaiados num regime de fadiga de altíssimo ciclo, variando o valor da amplitude de tensão do ensaio, para assim determinar em quais condições o material falha e obter a curva experimental S-N do aço DIN42CrMo4 na presença de diferentes tamanhos de defeitos (furos). Os resultados experimentais permitiram o desenvolvimento de equações em função do parâmetro e curvas de Wohler do material, em conformidade com diferentes descontinuidades mecânicas nos corpos de prova e resistências à fadiga do material. Consequentemente, se estabeleceu uma metodologia que permite uma correlação entre inclusões metalúrgicas, tensão aplicada e vida superlonga em fadiga de eixos virabrequins em serviço em usinas termoelétricas. / [en] The present work is based on the theory of equivalent defects, also known as Murakami s theory, which allows the prediction of the fatigue life of structural materials by adopting the parameter (square root of area), responsible for a quantitative equivalence between microstructural heterogeneities (metallurgical inclusions) existing in the region analysis of the material and mechanical discontinuities (holes) machined in the specimens. In this context, the thesis proposes new equations, based on Murakami s theory, to predict fatigue failures in ultralong loads (very high cycle fatigue, VHCF) of DIN42CrMo4 steel, widely used in the manufacture of crankshafts for generating units of thermoelectric power plants. DIN42CrMo4 steel specimens were machined with holes with diameters varying between 018 mm and 0.70 mm and tested in a very high cycle fatigue regime, varying the value of the test stress amplitude, to determine under what conditions the material failure and obtain the experimental S-N curve of DIN42CrMo4 steel in the presence of different sizes of defects (holes). The experimental results allowed the development of equations as a function of the parameter and Wohler curves of the material, in accordance with different mechanical discontinuities in the test specimens and resistance to fatigue of the material. Consequently, a methodology was established that allows a correlation between metallurgical inclusions, applied stress and super-long fatigue life of crankshafts in service in thermoelectric power plants.