Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-22T18:37:40Z No. of bitstreams: 1 DanyelFlavioLopesDePaiva_DISSERT.pdf: 2519156 bytes, checksum: b31565236fd0ac524181f84e8d976787 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-03T23:45:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DanyelFlavioLopesDePaiva_DISSERT.pdf: 2519156 bytes, checksum: b31565236fd0ac524181f84e8d976787 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-03T23:45:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanyelFlavioLopesDePaiva_DISSERT.pdf: 2519156 bytes, checksum: b31565236fd0ac524181f84e8d976787 (MD5) Previous issue date: 2016-11-25 / Este trabalho tem como objetivo analisar a influ?ncia do agregado gra?do na resist?ncia mec?nica e propriedades de fratura de um concreto destinado a pavimenta??o r?gida, utilizado nas obras de duplica??o e adequa??o de capacidade da BR-101/RN, corredor Nordeste, entre os munic?pios de Parnamirim/RN e Ar?s/RN. Em primeira an?lise, foi variado o teor do agregado gra?do no tra?o de refer?ncia, onde o percentual de agregado gra?do em fun??o da quantidade total dos agregados foi de 59% a 69%. Para a segunda an?lise foi reproduzido o tra?o de refer?ncia apenas com agregados de di?metros m?ximos 12,5 mm, 19 mm e 25 mm. Para ambas as an?lises foram feitos ensaio de resist?ncia ? compress?o axial, tra??o na flex?o e na compress?o diametral, m?dulo de elasticidade, tenacidade ? fratura e energia de fratura. Os resultados da an?lise da influ?ncia do teor mostraram que o tra?o com menor teor de agregado gra?do - T (59%) apresentou maiores resist?ncias mec?nicas em rela??o ao tra?o de refer?ncia - REF (64%), com aumentos de 8% para a resist?ncia ? compress?o e tra??o na flex?o, enquanto sua tenacidade ? fratura e energia de fratura diminu?ram em 7% e 12%, respetivamente. J? o tra?o com maior teor de agregado - T (69%), apresentou diminui??o na resist?ncia mec?nica em 12% para resist?ncia ? compress?o e tra??o na flex?o, por?m aumento de tenacidade ? fratura e energia de fratura de 4% e 2%, respectivamente. J? os resultados da an?lise da influ?ncia do di?metro m?ximo do agregado gra?do, mostraram que a diminui??o do di?metro m?ximo do agregado causou aumento da resist?ncia mec?nica e diminui??o dos par?metros de fratura. O tra?o VAR. 12, apresentou aumentos em rela??o ao tra?o de refer?ncia (REF) de 12% para a resist?ncia ? compress?o axial e 19% para a resist?ncia ? tra??o na flex?o, por?m com redu??es de 38% para a tenacidade a fratura e 22% para a energia de fratura. Os maiores resultados dos par?metros de fratura nesta an?lise foram apresentados pelo tra?o de refer?ncia ? REF, por?m com diferen?a considerada insignificante em rela??o ao tra?o VAR. 25. / This study aims to analyze the influence of the large aggregate on the mechanical strength and fracture properties of a concrete headed for rigid paving, used in the constructions of duplication and capacity adaptation of the BR-101 / RN, Northeast corridor, between cities from Parnamirim / RN and Ar?s /RN. In the first analysis, the content of the aggregate was varied in the reference tract, in which the percentage of large aggregate as a function of the total amount of the aggregates was from 59% to 69%. For the second analysis, the reference trace was reproduced only with aggregates with maximum diameters, such as 12.5 mm, 19 mm and 25 mm. For both analyzes, axial compression, flexural tensile and diametral compression, modulus of elasticity, fracture toughness and fracture energy were tested. The results of the analysis of the contente influence showed that the trait with lower content of large aggregate ? T (59%) presented higher mechanical resistance in relation to the reference trait ? REF (64%), with increases of 8% for resistance to compression and tensile strength in flexion, while its fracture toughness and fracture energy decreased by 7% and 12%, respectively. On the other hand, the trait with higher T - aggregate content (69%) showed a decrease in mechanical strength of 12% for compression strength and flexural tensile strength, but an increase of fracture toughness and fracture energy of 4% and 2%, respectively. With regard to the results of the influence analysis of the maximum diameter of the large aggregate showed that the reduction of the maximum diameter of the aggregate caused an increase in the mechanical resistance and decrease of the fracture parameters. The VAR - 12 trait presented increases with respect to the reference trajectory (REF) by 12% for the axial compressive strength and 19% for tensile strength in the flexure, but with reductions of 38% for fracture toughness and 22% for energy of fracture. The greatest results of the fracture parameters in this analysis were presented by the REF- reference trait , but with a difference considered insignificant in relation to the VAR- 25 trait.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-04T19:47:29Z No. of bitstreams: 1 AlineCristineTavares_DISSERT.pdf: 5980937 bytes, checksum: daf398f9ace99aeccba1a757dc2c694d (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-10T22:51:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AlineCristineTavares_DISSERT.pdf: 5980937 bytes, checksum: daf398f9ace99aeccba1a757dc2c694d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-10T22:51:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlineCristineTavares_DISSERT.pdf: 5980937 bytes, checksum: daf398f9ace99aeccba1a757dc2c694d (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Margens continentais transformantes s?o caracterizadas pela presen?a de falhas transformantes/zonas de fratura de grande rejeito transcorrente, que foram investigadas escassamente quando comparadas ?s margens divergentes e convergentes. Essas falhas influenciaram a segmenta??o e evolu??o das margens transformantes. Este estudo investiga a evolu??o da Zona de Fratura de Romanche (RFZ) na margem equatorial do Brasil, utilizando dados gravim?tricos, magn?ticos, batim?tricos e de s?smica de reflex?o. Os resultados da presente investiga??o indicam que a RFZ ? uma zona de dire??o E-W com ~70 km de largura, marcada por cadeias de at? 2,5 km acima da topografia circundante. As anomalias magn?ticas que marcam a crosta oce?nica mais antiga est?o em um ?ngulo de 26? e 30? no sentido hor?rio a sul e a norte da zona de fratura, respectivamente, indicando que os primeiros centros de espalhamento foram obl?quos ? zona de fratura. As anomalias rotacionaram no sentido hor?rio e passaram de obl?quas para ortogonais em rela??o ? transformante na is?crona 34 (83,5 ? 8 My). Esta rota??o indica que a influ?ncia do limite das crostas continental e oce?nica ? menos pronunciada ? medida que as anomalias tornam-se mais jovens e mais distantes do continente. A RFZ comportou-se como uma barreira topogr?fica, que impediu que parte dos sedimentos do continente e plataforma atingissem a parte norte da cadeia. Falhas normais formam a borda da plataforma continental e as bordas de cadeias e montes submarinos e atingem as camadas mais recentes, indicando que h? reativa??o neotect?nica. A orienta??o e a geometria da RFZ moldaram a geometria atual da margem brasileira, caracterizada por setores de dire??o E-W e NW-SE, e moldaram a evolu??o das bacias Par?-Maranh?o, Cear? e, principalmente, Barreirinhas. / Large-offset transform faults/fracture zones characterize transform continental margins, which have been seldom investigated when compared to divergent and convergent margins. These faults influenced the segmentation and evolution of the transform margins. This study investigates the evolution of the Romanche Fracture Zone (RFZ) in the Equatorial margin of Brazil using bathymetric, magnetic, gravity, and reflection seismic data. The results of the present investigation indicate that the RFZ is an E-Wtrending, ~70-km-wide zone marked by ridges 2.5 km above the surrounding topography. Magnetic anomalies that mark the oldest oceanic crust are at an angle of 26? and 30? clockwise south and north of the fracture zone, respectively, indicate that the first spreading centers were oblique to the main fracture zone. The anomalies rotated clockwise and shift from oblique to orthogonal to the transform at isochron 34 (83.5 ? 8 My). This rotation indicates that the influence of the continental-oceanic crust boundary is less pronounced as the anomalies become younger and a farther away from the continent. The RFZ behaved as topographic barrier, which prevented part of the sediments from the continent and shelf from reaching the northern part of the ridge. Normal faults form the border of the continental shelf and the borders of ridges and seamounts and they reach the upper younger layers, indicating that neotectonic reactivation. The orientation and geometry of the RFZ shaped the present-day geometry of the Brazilian margin, characterized by E-W- and NW-SE-trending sectors, and the evolution of the Par?-Maranh?o, Cear?, and mainly the Barreirinhas basin.

Friction Spot Welding (FSpW) é um processo de solda ponto por fricção, que opera na fase sólida do material e permite unir duas ou mais chapas de metal sobrepostas. Além de ser bastante usado para soldar materiais leves, ele também é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. Neste trabalho são analisados dois materiais: AA Alclad 2024-T351 e AA 2024-T351, diferindo entre si no uso, ou não, da camada de proteção contra a corrosão (Alclad). As uniões são feitas sob os mesmos parâmetros do processo, previamente estudados para o material com Alclad. Dois parâmetros são utilizados: um dito ótimo, capaz de produzir soldas com bom desempenho mecânico e reprodutibilidade e um segundo, dito insuficiente, por produzir soldas de baixo desempenho mecânico e baixa reprodutibilidade. Pretende-se, com este trabalho, avaliar os efeitos que a camada Alclad pode acarretar nas juntas soldadas, em seu desempenho mecânico, no modo de fratura, na microestrutura e na geometria da junta. Os resultados apresentam uma grande influência do Alclad, tendo em vista que durante o processo o recobrimento migra das superfícies das chapas para o centro da solda. Assim, uma interface deste material, que possui baixa resistência mecânica, é criada, influenciando negativamente o desempenho da junta e alterando o modo de fratura. O principal escopo desta dissertação é realizar uma análise da fratura do ensaio de cisalhamento, com o uso do método de elementos finitos. Portanto, fazse necessário estudar e desenvolver um modelo numérico capaz de representar a nucleação, coalescimento, formação de uma ou mais trincas e a consequente propagação até a fratura do corpo. Para a realização da análise utilizou-se o modelo numérico de fratura Johnson-Cook (JC), o qual expressa a tensão equivalente como uma função da deformação plástica, da taxa de deformação e da temperatura. Realizou-se, ainda, um estudo acerca das teorias do Continuum Damage Mechanics (CDM), bem como se fez necessário obter novos parâmetros para o modelo, que descrevessem o fenômeno e o material. Nesse sentido, serão realizadas duas análises, sendo que a primeira considera o efeito da camada de Alclad e, a segunda, considera uma solda livre de defeitos. Espera-se identificar os locais em que trinca é nucleada e analisar a resposta da junta, passo a passo, durante a propagação da trinca, até a fratura completa do corpo. E, por fim, avaliar a interferência no modelo numérico da presença da camada contra a corrosão Alclad. / Friction Spot Welding (FSpW) is a friction spot weld process, it operates in the solid-state of the material and allows joining two or more sheets in overlap configuration. It is used to join light weight materials, also is suitable to any material that shows good ductility. In this work two different materials are analyzed AA Alclad 2024-T351 e AA 2024-T351, between them the use, or not, of the corrosion protection layer Alclad. The welds are made under the same process parameters previously studied to the material with Alclad. Two parameters are utilized: the first one is the optimum parameter capable to produce welds with good mechanical performance and reproducibility, and another one inadequate because it produces joins with poor mechanical response and reproducibility. It is intended with this work, to evaluate the effects that the Alclad layer can cause in the welds, in its mechanical performance, fracture mode, microstructure and geometry of the join. The results showed a considerable influence of the Alclad, considering that during the process, it migrates from the sheet surface to the center of the weld. Thus, an interface of this material, that has a very low hardness, is created, influencing negatively the performance of the weld and changing the fracture mode. The aim of this dissertation is to perform an analysis of the fracture from the lap shear test, using the finite element method. Therefore, becomes necessary study and develop a numerical model capable to represent the nucleation, coalescence, formation of one or more cracks and, the consequent propagation until the fracture of the body. To perform the analysis it was used the numerical model of fracture called Johnson-Cook (JC), which expresses the equivalent stress as a function of the plastic deformation, the strain rate and the temperature. It was also made a study about the Continuum Damage Mechanics (CDM) theories, and it was necessary to obtain new parameters for the model, that describe the phenomenon and the material. In this sense, it will be performed two analyses, and the first considers the Alclad layer and, the second, considers a weld without defects. It is expected to identify the places where the crack nucleated, and analyze the behavior of the weld, step by step, during the crack propagation, until the complete fracture of the component. And, finally, evaluate the interference in the numerical model of the presence of the protection corrosion layer Alclad.

Os processos de união por soldagem entre peças e componentes metálicos são indispensáveis para nossa realidade tecnológica. O processo de soldagem por fricção com pino consumível conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Processing) é um processo desenvolvido recentemente que ocorre no estado sólido através da fricção entre dois materiais e, com isso, reúne algumas vantagens sobre os processos convencionais de soldagem por fusão. Esta técnica apresenta grande potencial de aplicação na indústria de óleo e gás visando reparos de trincas e descontinuidades em equipamentos e estruturas de aços em geral. Apesar do grande potencial desta técnica, o estudo sobre a sua aplicação para produzir juntas com materiais dissimilares ainda é escasso se comparado com outras técnicas de soldagem. Desta forma, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a análise de juntas soldadas utilizando pinos com adição de níquel em chapas de aço com manganês, visando determinar a combinação entre material de pino e parâmetros de soldagem que forneça a junta com melhores características mecânicas e metalúrgicas. Os parâmetros de soldagem que variaram foram: velocidade de rotação e a força axial. Os materiais utilizados nos conjuntos soldados foram chapas de aço ao manganês, classificadas comercialmente como ASTM A516 grau 70, e barras de aço baixo carbono com adição de 3, 6 e 9% de níquel. A análise realizada sobre as juntas abrangeu a caracterização da microestrutura e das propriedades de dureza das regiões específicas da solda além dos ensaios mecânicos de dobramento, tração com micro-amostras e de tenacidade à fratura através do parâmetro CTOD. Todas as soldas tiveram bom preenchimento, porém alguns materiais de pino não proporcionaram boa ductilidade durante o dobramento. As falhas ocorridas durante o dobramento juntamente com os estudos da tenacidade à fratura na zona de ligação mostraram que o acúmulo de inclusões nesta região representa degradação das propriedades mecânicas localmente. Os ensaios de tração com micro-amostras indicam aumento da resistência mecânica na região do material depositado do pino e os valores de CTOD no material termomecânicamente afetado são significativamente maiores do que na zona de ligação, porém não alcançam os valores obtidos nos materiais como não processados. / The processes of union by welding between parts and metallic components are indispensable for our technological reality. The Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) process is a newly developed process that occurs in the solid state through friction between two materials and thus has some advantages over conventional fusion welding processes. This technique presents great potential of application in the oil and gas industry aiming repairs of cracks and discontinuities in equipment and steel structures in general. Despite the great potential of this technique, the study of its application to produce joints with dissimilar materials is still scarce compared to other welding techniques. The aim of this work is the development and analysis of welded joints using rod with nickel addition in steel sheets with manganese, in order to determine the combination of rod material and welding parameters that provides the joint with better mechanical and metallurgical characteristics. The welding parameters that varied were: speed of rotation and axial force. The materials used in the welded assemblies were manganese steel plates, commercially classified as ASTM A516 grade 70, and low carbon steel with addition of 3, 6 and 9% nickel. The analysis of the joints included the characterization of the microstructure and the hardness properties of the specific regions of the weld in addition to the bend test, micro-tensile test and fracture toughness through the parameter CTOD. All welds were well filled, however, some rod materials did not provide good ductility during bend test. The failures during folding together with the fracture toughness studies in the bonding zone showed that the accumulation of inclusions in this region represents degradation of the mechanical properties locally. The micro-tensile test indicate increased mechanical strength in the region of the deposited material of the rod and the values of CTOD in the thermomechanically affected material are significantly higher than in the bonding zone, but do not reach the values obtained in the unprocessed material.

O processo de soldagem por fricção com pino consumível possui como campo de aplicação a área de reparo e manutenção de estruturas. Por ser uma técnica desenvolvida recentemente, o conhecimento relativo à sua aplicação ainda não está completamente fundamentado. Dessa forma é necessário que se entenda o comportamento das juntas soldadas para determinar a viabilidade de sua utilização. Atualmente uma das ferramentas existentes para isso é o emprego dos conceitos de mecânica da fratura, que possibilitam a determinação de valores quantitativos de tenacidade. A partir disso objetiva-se identificar qual é a resposta frente à tenacidade à fratura que diferentes materiais desempenham quando soldados por fricção com pino consumível. No presente trabalho foi utilizada cpmo parâmetro de análise a medição de tenacidade à fratura pelo método de CTOD (Crack Tip Opening Displacement) em juntas soldadas com diferentes materiais de pino consumível e metal base. Essas medições concentraram-se nos materiais originais do pino, do metal de base e na região adjacente à interface lateral das juntas. Os materiais estudados foram o aço BS EN10025, os inoxidáveis austeníticos AISI 316L e ASTM F138, e o duplex UNS S31803. Adicionalmente foram realizadas análises fractográfica, macro e microestrutural, bem como ensaios de microdureza visando o entendimento do comportamento das juntas soldadas. Os resultados de CTOD indicaram que as microestruturas originadas com a soldagem, bem como a presença de inclusões de MnS, influenciam significativamente a tenacidade. / The Friction Hydro Pillar Processing has as a field of application in the area of repair and maintenance of structures. However as it is a technique developed recently, knowledge on its application is not fully established. Thus, it is necessary to understand the behavior of the joints in order to determine the feasibility of use. Nowadays one of the existing tools for this is the use of the concepts of fracture mechanics that allow the determination of quantitative values of toughness. From that this work aims to analyse fracture toughness in different materials welded by Friction Hydro Pillar Process. The analysis of fracture toughness was performed by the method CTOD (Crack Tip Opening Displacement) in samples welded with different materials of stud and base material. These measurements were concentrated in the original materials of and the interface zone of the welds. The materials investigated were BS EN10025, austenitic stainless steels AISI 316L and ASTM F138, the duplex stainless steel UNS S31803. Additionally were performed macro and microstructural characterization and microhardness tests aimed to understanding the behavior of joints. The CTOD results indicated that the microstructures as well as the presence of MnS inclusions significantly influence the toughness.

É uma verdade incontestável que a fadiga constitui um dos problemas mais críticos em engenharia, especialmente em estruturas formadas por materiais dúcteis. Por essa razão, uma grande quantidade de métodos e estudos tem sido desenvolvida para tratar deste problema. No entanto, no caso de materiais quase frágeis como concreto, rochas cerâmicas e alguns tipos de materiais compostos, o efeito que cargas oscilantes produzem sobre estes materiais é menos conhecido e aparentemente também menos crítico. No presente trabalho, se utiliza uma versão do método dos elementos discretos formado por barras para explorar as possibilidades do mesmo na simulação do efeito de fadiga em materiais quase frágeis. Simulações sobre corpos de prova simples são apresentadas e vários aspectos deste estudo são discutidos, entre eles: influência da escala, influência da aleatoriedade nas propriedades do material simulado e se a lei de crescimento prevista por Paris (1961) se apresenta nas simulações realizadas. Finalmente, nas considerações finais, são salientadas as possibilidades que se abrem ao aplicar o modelo de elementos discretos apresentado no estudo de materiais quase frágeis submetidos à ação de cargas oscilantes. / It is an unquestionable truth that fatigue consists in one of the most critical problems of engineering, especially in ductile material structures. For that reason, a great amount of methods and studies has been developed to deal with this matter. However, when it comes to quasi brittle materials like concrete, ceramic stones and a few kinds of composites, the effect of cyclic loading on these materials is less well known, and apparently also less critical. In this work, a version of the discrete elements method formed by bars is applied to explore the possibilities of its use on simulating the effect of fatigue over quasi brittle materials. Simulations are presented over simple test specimens and several features of this study are discussed, among them: the influence of specimen scale, the influence of random distribution on material properties and if crack growth laws previewed by Paris, (Paris et al., 1961) are verified in the performed simulations. In the final considerations, the possibilities brought by applying the discrete elements method in this study of quasi brittle materials submitted to cyclic loading are highlighted.

A armadura de tração de dutos flexíveis é a camada responsável por suportar as cargas axiais destes equipamentos em campo. Com a tendência de aumento das profundidades de exploração e produção de petróleo offshore, principalmente dos campos do pré-sal brasileiro, faz-se necessário o uso de materiais com desempenho superior. Este trabalho buscou avaliar e comparar dois aços de alta resistência mecânica para tal aplicação, um predominantemente perlítico e outro martensítico. Durante a vida em serviço destes componentes, eles sofrem tensões axiais cíclicas associadas ao processo de corrosão, que gera pites como concentradores de tensões. Considerando estes aspectos, os materiais foram avaliados segundo seu comportamento à fadiga sem e com a presença de um pequeno defeito conhecido, que atua como um entalhe e busca simular um pite de corrosão. Além disso, esses materiais foram caracterizados metalúrgica e mecanicamente e sua tenacidade à fratura foi estimada via o método do CTOD. A partir dos dados experimentais, foi quantificada a sensibilidade ao entalhe, guiada essencialmente pelo processo de iniciação de trinca, ao passo que a tenacidade à fratura não foi decisiva. O material martensítico apresentou desempenho superior em fadiga e menor sensibilidade ao entalhe e mostrou-se promissor para a aplicação como arame da armadura de tração. / The tensile armor of flexible pipes is the layer responsible for support axial loads of this equipment in field. With the trend of deep increase in offshore oil exploration and production, mainly in pre-salt fields, the use of materials with high performance becomes necessary. The aim of this dissertation is evaluate and compare two high strength steels for such application, one with perlite and other with martensitic matrix. During service life of these components, they are damaged by cyclic loading associated with corrosion process which promote corrosion pits like stress concentrators. Considering these aspects, the materials were evaluated according their fatigue behavior with and without a small defect that act as a notch and simulates a corrosion pit. In addition, they were characterized metallurgical and mechanically and their fracture toughness was estimated through CTOD test. From experimental data, notch sensitivity was quantified. This was driven by initiation process, and fracture toughness was not decisive. The martensitic material showed higher fatigue performance and lower notch sensitivity and presented itself promising for tensile armor wire application.

A formação e propagação de fissuras é um fenômeno observado em diversos materiais utilizados na engenharia, como concreto, metais, cerâmicas e rochas. Tendo em vista a grande influência que fissuras têm no comportamento global da estrutura o objetivo deste trabalho consiste na implementação de um modelo de fissura com descontinuidades fortes incorporadas a fim de analisar o processo de fratura em materiais quase-frágeis. A descontinuidade no campo de deslocamentos (descontinuidade forte) é representada através da introdução de graus de liberdade adicionais no interior do elemento finito, sendo esta abordagem denominada enriquecimento elementar (E-FEM). Nestes modelos a fissura pode se propagar em qualquer direção dentro do elemento finito, evitando a necessidade de redefinição da malha em cada etapa, além de fornecer resultados relativamente independentes da malha de elementos finitos utilizada. Por serem internos a cada elemento finito, os graus de liberdade adicionais podem ser eliminados da solução global por condensação estática. Desta forma as descontinuidades são definidas em nível de elemento e o modelo pode ser facilmente implementado em códigos computacionais existentes. O modelo implementado foi proposto por Dvorkin, Cuitiño e Gioia (1990), o qual pertence à classe de modelos com formulação assimétrica estaticamente e cinematicamente consistente (SKON). Esta formulação é caracterizada por garantir o movimento de corpo rígido entre as partes do elemento além de assegurar a continuidade de tensões na linha de fissura, resultando numa matriz de rigidez assimétrica. Diferentes relações constitutivas podem ser utilizadas para descrever o comportamento das regiões com e sem fissura. Portanto, para a região não fissurada, utilizouse um modelo constitutivo elástico linear e para a região fissurada foi analisada a performance de dois modelos constitutivos distintos: linear e exponencial. A capacidade de representar o comportamento de elementos estruturais fissurados foi ilustrada através de exemplos de tração e flexão comparados com outros modelos de fissura existentes e com resultados experimentais. Em relação aos modelos constitutivos para a linha da fissura, o modelo linear não se mostrou adequado por superestimar as tensões de pico além de apresentar um ramo de amolecimento mais frágil. Já o modelo exponencial mostrou-se bastante eficiente representando de forma correta o comportamento de materiais quase-frágeis. / The formation and propagation of cracks is a phenomenon observed in many materials used in engineering, such as concrete, metals, ceramics and rocks. In view of the influence of cracks in the global behavior of the structure, the aim of this work is the implementation of an embedded strong discontinuity model in order to analyze the fracture process in quasi-brittle materials. The discontinuity in the displacement field (strong discontinuity) is represented by the introduction of additional degrees of freedom within the finite element. This approach is called elemental enrichment (E-FEM). The embedded models allow the propagation of crack in any direction within the finite element, avoiding the need of remeshing and providing objective results (mesh independent). The additional degrees of freedom are introduced into the finite element, then these degrees can be eliminated from the global solution by static condensation and the model can be easily implemented in existent computational codes. The model used here was proposed by Dvorkin, Cuitiño and Gioia (1990), which belongs to the statically and kinematically optimal non-symmetric (SKON) formulation. In this formulation, the kinematics that allows for relative rigid body motion and the enforcement of the traction continuity are introduced at element level, resulting a non-symmetric formulation. Different constitutive relations can be used to describe the behavior of the zones with and without cracks. For the zone without cracks it was used a linear elastic model and for the cracked zone it was analyzed the behavior of two different constitutive models: linear and exponential. The ability of the model to represent the behavior of cracked structural elements was illustrated by bending and tensile tests and the results were compared with numerical and experimental data. Regarding the constitutive models for the fracture zone, it was concluded that the linear model was not suitable because it overestimated the maximum stress and promoted a britller softening. In contrast, the exponential model proved to be very efficient to represent the behavior of quasi-brittle materials.

Aços resistentes à abrasão possuem uma dureza elevada, sendo amplamente utilizados em aplicações em que o componente ou estrutura é submetido a situações em que é exigida alta resistência mecânica e resistência ao desgaste. Este tipo de aço pode ser aplicado para fabricação de implementos rodoviários, implementos agrícolas, montagem de altos fornos e na indústria de mineração. O presente trabalho visa analisar a influência da baixa temperatura na tenacidade de uma junta de aço resistente à abrasão da série 450HB soldado através do processo ao arco elétrico com arame tubular (Flux-Cored Arc Welding- FCAW). Para tanto foram realizados ensaios de tenacidade ao impacto (Charpy-V) no metal base, metal de solda e ZAC nas temperaturas de 25ºC, 0ºC, -20ºC, -60ºC, -80ºC e -100ºC com o objetivo de levantar a curva de transição dúctil-frágil para cada uma dessas regiões. Também foram realizados ensaios para medição da tenacidade à fratura pelo parâmetro CTOD (Crack Tip Opening Displacement) nas regiões do metal base, metal de solda e ZAC nas temperaturas 25ºC, 0ºC, -20ºC. Adicionalmente foram realizados perfis de microdureza Vickers, dureza Brinell, análise química do metal de base e do metal de solda, caracterização metalográfica (macrografia e micrografias) e análises fractográficas a fim de complementar o estudo da junta soldada. Os resultados mostram melhor desempenho do metal base em relação ao ensaio de impacto, entretanto, o metal de solda apresentou melhores resultados de tenacidade à fratura. A região da ZAC apresentou o pior desempenho entre as regiões em ambos os ensaios de tenacidade realizados. / Abrasion resistant steels have a high hardness, being widely used in applications where the component or structure is subjected to situations where high strength and wear resistance is required. This type of steel can be applied to the production of road equipment, agricultural implements, mounting blast furnaces and in the mining industry. The present work analyzes the influence of low temperature on the toughness of an abrasion resistant steel joint of 450HB series welded through the FCAW (Flux Cored Arc Welding-FCAW) process. It was performed tests of impact toughness (Charpy-V) in the base metal, weld metal and HAZ in the temperatures of 25ºC, 0ºC, -20ºC, -60ºC, -80ºC e -100ºC with the objective to raise the ductile-fragile transition curve for each one of these regions. Tests for measurement of fracture toughness by CTOD (Crack Tip Opening Displacement) parameter in the regions of the base metal, weld metal and HAZ in the temperatures of 25 º C, 0 º C, -20 º C were also performed. In addition, Vickers microhardness profile, Brinell hardness, chemical analysis of the base metal and weld metal, metallographic characterization (macrograph and micrographs) and fractography analysis were performed to complement the study of the welded joint. The results show better performance of the base metal in relation to the impact test, however, the weld metal showed a better fracture toughness. The region of the HAZ showed the worst performance among regions in both toughness tests performed.

O presente trabalho visa analisar o comportamento estrutural de vigas de concreto armado em flexão, por meio de uma modelagem discreta de fratura com o uso de interfaces coesivas. Avaliou-se, neste estudo, a influência da utilização de elementos de interface entre todos os elementos de concreto da malha de elementos finitos, representando o dano de forma generalizada. Desta forma, é possível analisar desde a alteração na resposta estrutural por meio do gráfico entre força aplicada e deslocamento no centro do vão das vigas, bem como o surgimento e propagação de fissuras ao longo de todo o comprimento das mesmas. Foram utilizadas também leis específicas para simular o comportamento de aderência entre o concreto e o aço através de elementos de aderência. O trabalho envolveu o estudo de diferentes situações, a partir da simulação de vigas com diversas configurações, sendo analisada também a sensibilidade do modelo às variações dos parâmetros de entrada, que abrangem as propriedades dos materiais e os parâmetros numéricos do modelo coesivo utilizado. Os resultados mostraram que metodologia utilizada é capaz de representar importantes fenômenos como a perda de rigidez associada a fissuração no concreto, além de reproduzir a fissuração de maneira adequada destes elementos estruturais. / The aim of this work is to analyze the structural behavior of reinforced concrete beams in bending, by means of a discrete modeling using cohesive interfaces. It was evaluated the influence of using interface elements between all concrete elements of the finite element mesh, representing the damage in all the structural element. From that, it is possible to analyze the alteration on the structural behavior on the applied load versus midspan deflection of the beams, as well as the propagation of cracks along the beam length. It was also used specific laws to simulate the adherence between the concrete and steel bars. The work involved the study of the sensibility of the model to the variations of the input parameters, which included the material properties and the numeric parameters of the proposed model. The results showed that the methodology used is capable of representing important phenomena like the rigidity loss associated to the concrete cracking, as well as reproducing the cracking itself accordingly.