Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-10-24T21:17:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-07T12:24:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T12:24:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os aços utilizados na fabricação de tubos vêm sendo continuamente desenvolvidos com o objetivo de se elevar a resistência mecânica dos mesmos, mantendo-se adequada tenacidade e boa soldabilidade. Com isso, é possível empregar aços com menores espessuras, o que reduz o peso por comprimento de tubo, além de permitir o aumento da pressão de trabalho admissível para tubos de mesma espessura. Este trabalho avaliou as características comportamentais de tubos de aços API 5L, graus X52 e X70, soldados pelo processo ao arco elétrico com eletrodo revestido. Após corte das tubulações, na seção transversal, foram soldadas amostras com chanfro em V, empregando-se eletrodo AWS E6010 para passe de raiz e eletrodo AWS E7018 para passes de enchimento e acabamento. As juntas soldadas foram caracterizadas química, mecânica e metalograficamente. Os ensaios de tração e de dobramento indicaram baixo desempenho das soldas em função da má qualidade dos eletrodos, provavelmente pelo inadequado sistema de armazenamento. Foram realizados ensaios dureza/microdureza na região soldada além de ensaios não destrutivos. Os corpos de prova ensaiados foram analisados macro e, empregando-se microscopia eletrônica de varredura, microfratograficamente. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Steels used in the manufacture of pipes are being continually developed with the objective of raising the strength of the same, keeping adequate toughness and good weldability. This makes it possible to employ steel with smaller thickness, which reduces the weight per length of pipe and also allows increased allowable working pressure for tubes of equal thickness. This study evaluated the behavioral characteristics of steel pipes API 5L X52 and X70 grades, welded by the electric arc process with coated electrodes. After cutting of pipes in cross section, were welded with V-groove samples using AWS E6010 electrode for root pass and electrode AWS E7018 for filling and finishing passes. The welded joints were characterized chemical, mechanical and metallographically. The tensile and bending tests indicated poor performance of welds due to the poor quality of the electrodes, probably due to inappropriate storage system. Assays were performed hardness / microhardness in the weld region. The specimens were tested and analyzed macro, using scanning electron microscopy, microfractografically.

A construção em aço no Brasil vem crescendo significativamente de forma que muitas empresas tem disponibilizado vários tipos de perfis metálicos destinados à construção civil em especial a construção de edifícios de andares múltiplos. No ano de 2000 começou a fabricação dos perfis soldados por alta freqüência. Fabricados de acordo com os requisitos da ASTM A769: 2000, este tipo de perfil rompe a barreira imposta pelos sistemas convencionais de fabricação de perfis soldados por ser um processo contínuo, de grande velocidade (cerca de 30 m/min), ausência de material de deposição e a existência de um material excedente (rebarba) ao longo do cordão de solda. A necessidade de se conduzir ensaios que possam fornecer subsídios sobre o desempenho de qualquer sistema operacional, seja ele técnico, científico ou mesmo social é atualmente inquestionável. Uma das principais causas da diminuição da durabilidade dos materiais é, sem dúvida, a corrosão e uma das mais comuns e freqüentes é a corrosão atmosférica, já que a maioria dos sistemas, seja sob a forma de estrutura ou equipamento, é exposta diretamente á ação da atmosfera ambiente. Assim esta dissertação procurou avaliar os parâmetros de desempenho e durabilidade em serviço. Para isto foi elaborada uma série de ensaios que permitiram avaliar a influência das variáveis existentes nos processos fabricação, materiais e utilização no que refere a questão da corrosão atmosférica. No levantamento bibliográfico efetuado, foi possível constatar a carência de resultados de ensaios que abordassem os aspectos relacionados à corrosão para os perfis soldados por alta freqüência. Os estudos foram realizados na cidade de Ipatinga-Mg no Laboratório da Usiminas. Para análise da corrosão foram realizados diversos ensaios entre eles o ensaio acelerado em Câmara Salina ,com solução de 5% de NaCl para amostras pintadas e sem pintura conforme NBR 8094. Ficaram expostos por 1728 horas. A avaliação mostra pouca ou nenhuma influência da zona da eletrossolda no desempenho do perfil.

Este estudo refere-se à análise de diferentes tipos de união, focando na comparação entre a utilização do processo de soldagem por fricção-mistura (Friction Stir Welding), em relação ao processo de rebitagem convencional, para união de peças em projetos aeronáuticos. Ambos os métodos de união são comparados por meio de análises de engenharia, englobando custos para os diferentes processos, análise de resistência mecânica e fadiga e aspectos referentes à produção, operação e manutenção de aeronaves. A solda por fricção-mistura apresenta inúmeras vantagens e ganhos produtivos em relação a outros tipos de solda ou à rebitagem. Ocorrendo em estado sólido, a solda por fricção-mistura não necessita de nenhum material de adição, como nos casos de soldagem por arco elétrico ou gás inerte, resultando em otimização de peso da aeronave e sendo mais "ecológica", além de não incorrer em problemas ocasionados pela fusão dos materiais base. As características mecânicas dos componentes soldados são iguais ou superiores às dos componentes rebitados.

Um modelo de elementos finitos de casca capaz de representar estruturas soldadas, sem adicionar erros significativos em termos da rigidez estrutural, poderia ser amplamente empregado em problemas dinâmicos em que o método da tensão estrutural (hot spot) é aplicado para análises de vida em fadiga. O âmbito deste trabalho é formular uma técnica de modelagem capaz de fazê-lo. Para alcançar esse objetivo, uma otimização paramétrica para a representação de estruturas soldadas através de elementos de casca foi realizada. As variáveis de projeto propostas na formulação empregada foram definidas como o comprimento do tamanho de perna e a espessura do elemento de casca representando o filete de solda. O foco da otimização foi encontrar uma faixa de espessura/tamanho de perna que não modificasse significativamente as primeiras frequências naturais e conseguisse entregar resultados similares aos obtidos por um modelo sólido. Programação linear sequencial foi empregada na otimização. A estrutura analisada foi do tipo T, com seção constante e espessura e profundidade diversas, sob diferentes modos de carregamento. Uma vez que os parâmetros ótimos foram encontrados, duas diferentes metodologias de modelagem foram propostas e comparadas com outras três bem estabelecidas e apresentadas em normas e na literatura. Os resultados foram comparados quanto às primeiras frequências naturais, massa total, tensão estrutural e vida em fadiga. / A finite element shell model capable of representing a welded structure without any significantly error on its stiffness could be widely applied to dynamic problems in which the structural stress method (hot-spot approach) is employed for fatigue analysis. The scope of the present work is to formulate a modeling technique capable of doing so. In order to accomplish it, a parametric optimization for simulating welded structures using shell elements is made, the design variables in the proposed formulation are defined as the weld leg length and thickness of the shell element representing the weld fillet. The main goal of the optimization was to find a range of thickness/leg length which would not change significantly the first natural frequencies, and still deliver results similar to the ones obtained by a solid model. Sequential linear programming optimizations are performed in a T-shaped structure under different loading scenarios, with constant section and different plate thicknesses and depths. Once the optimal parameters are found, two different modeling techniques are presented and compared with three well established methodologies presented in standards and the literature. The differences in the results are compared for first natural frequencies, total mass, hot spot stress and fatigue life.

Um modelo de elementos finitos de casca capaz de representar estruturas soldadas, sem adicionar erros significativos em termos da rigidez estrutural, poderia ser amplamente empregado em problemas dinâmicos em que o método da tensão estrutural (hot spot) é aplicado para análises de vida em fadiga. O âmbito deste trabalho é formular uma técnica de modelagem capaz de fazê-lo. Para alcançar esse objetivo, uma otimização paramétrica para a representação de estruturas soldadas através de elementos de casca foi realizada. As variáveis de projeto propostas na formulação empregada foram definidas como o comprimento do tamanho de perna e a espessura do elemento de casca representando o filete de solda. O foco da otimização foi encontrar uma faixa de espessura/tamanho de perna que não modificasse significativamente as primeiras frequências naturais e conseguisse entregar resultados similares aos obtidos por um modelo sólido. Programação linear sequencial foi empregada na otimização. A estrutura analisada foi do tipo T, com seção constante e espessura e profundidade diversas, sob diferentes modos de carregamento. Uma vez que os parâmetros ótimos foram encontrados, duas diferentes metodologias de modelagem foram propostas e comparadas com outras três bem estabelecidas e apresentadas em normas e na literatura. Os resultados foram comparados quanto às primeiras frequências naturais, massa total, tensão estrutural e vida em fadiga. / A finite element shell model capable of representing a welded structure without any significantly error on its stiffness could be widely applied to dynamic problems in which the structural stress method (hot-spot approach) is employed for fatigue analysis. The scope of the present work is to formulate a modeling technique capable of doing so. In order to accomplish it, a parametric optimization for simulating welded structures using shell elements is made, the design variables in the proposed formulation are defined as the weld leg length and thickness of the shell element representing the weld fillet. The main goal of the optimization was to find a range of thickness/leg length which would not change significantly the first natural frequencies, and still deliver results similar to the ones obtained by a solid model. Sequential linear programming optimizations are performed in a T-shaped structure under different loading scenarios, with constant section and different plate thicknesses and depths. Once the optimal parameters are found, two different modeling techniques are presented and compared with three well established methodologies presented in standards and the literature. The differences in the results are compared for first natural frequencies, total mass, hot spot stress and fatigue life.

Um modelo de elementos finitos de casca capaz de representar estruturas soldadas, sem adicionar erros significativos em termos da rigidez estrutural, poderia ser amplamente empregado em problemas dinâmicos em que o método da tensão estrutural (hot spot) é aplicado para análises de vida em fadiga. O âmbito deste trabalho é formular uma técnica de modelagem capaz de fazê-lo. Para alcançar esse objetivo, uma otimização paramétrica para a representação de estruturas soldadas através de elementos de casca foi realizada. As variáveis de projeto propostas na formulação empregada foram definidas como o comprimento do tamanho de perna e a espessura do elemento de casca representando o filete de solda. O foco da otimização foi encontrar uma faixa de espessura/tamanho de perna que não modificasse significativamente as primeiras frequências naturais e conseguisse entregar resultados similares aos obtidos por um modelo sólido. Programação linear sequencial foi empregada na otimização. A estrutura analisada foi do tipo T, com seção constante e espessura e profundidade diversas, sob diferentes modos de carregamento. Uma vez que os parâmetros ótimos foram encontrados, duas diferentes metodologias de modelagem foram propostas e comparadas com outras três bem estabelecidas e apresentadas em normas e na literatura. Os resultados foram comparados quanto às primeiras frequências naturais, massa total, tensão estrutural e vida em fadiga. / A finite element shell model capable of representing a welded structure without any significantly error on its stiffness could be widely applied to dynamic problems in which the structural stress method (hot-spot approach) is employed for fatigue analysis. The scope of the present work is to formulate a modeling technique capable of doing so. In order to accomplish it, a parametric optimization for simulating welded structures using shell elements is made, the design variables in the proposed formulation are defined as the weld leg length and thickness of the shell element representing the weld fillet. The main goal of the optimization was to find a range of thickness/leg length which would not change significantly the first natural frequencies, and still deliver results similar to the ones obtained by a solid model. Sequential linear programming optimizations are performed in a T-shaped structure under different loading scenarios, with constant section and different plate thicknesses and depths. Once the optimal parameters are found, two different modeling techniques are presented and compared with three well established methodologies presented in standards and the literature. The differences in the results are compared for first natural frequencies, total mass, hot spot stress and fatigue life.