[pt] Pesquisas atuais evidenciam que diversos materiais com aplicação nas
indústrias automotiva, ferroviária, aeronáutica e aeroespacial não apresentam um
limite de fadiga. Porém, em torno de 1860 Wohler propôs a curva S-N (tensão -
número de ciclos), admitindo um conceito que há um limite de fadiga, estipulado
na época como 1E5 ciclos e considerado como vida infinita em fadiga. Contudo,
com os avanços tecnológicos, inúmeros componentes falham na condição de vida
infinita, de maneira contrária ao proposto por Wöhler. Atualmente, se considera 3
regimes distintos de fadiga: fadiga de baixo ciclo, fadiga de alto ciclo e fadiga de
altíssimo ciclo. Nas indústrias automotivas há um extensivo uso de chapas de aço
para a fabricação de componentes de geometria complexa. Neste contexto, o aço
interstitial free (IF – aços com baixa quantidade de átomos intersticiais), é um dos
materiais de largo emprego, em função da sua excelente estampabilidade. O aço IF
apresenta uma microestrutura ferrítica com uma baixíssima quantidade de
elementos intersticiais. Interstícios com carbono e nitrogênio são estabilizados pelo
titânio (Ti) ou nióbio (Nb) formando frações de volume extremamente pequenas na
matriz ferrítica de carbetos e nitretos. O trabalho baseia-se na investigação
experimental dos danos microestruturais no aço IF após carregamentos cíclicos de
longa duração. Amostras do aço IF estabilizado pelo Ti foram submetidas a ensaios
ultrassônicos de fadiga com carregamentos superiores a 1E7 ciclos. Se observou o
aparecimento de danos microestruturais (persistent slip bands, PSB s) após
determinado número de ciclos. Por meio de análise no microscópio ótico foi
estimado que 97,76 por cento da vida em fadiga foi destinado para nucleação de trinca
enquanto 2,23 por cento para a propagação de trinca. Houve o projeto de um novo corpo de
prova para a máquina de fadiga de altíssimo, com o intuito de acompanha a
superfície do material durante os ensaios. É proposto a equação da curva S-N fadiga
de altíssimo ciclo com os dados extraídos dos testes. E por fim, é sugerido um fator
de correção na equação de deformação plástica cisalhante nos PSB s formados / [en] Current research shows that several materials with application in the
automotive, railway, aeronautical and aerospace industries do not have a fatigue
limit. However, around 1860 Wohler proposed the S-N curve (stress - number of
cycles), admitting a concept that there is a fatigue limit, stipulated at the time as
1E5 cycles and considered as infinite fatigue life. Although, with technological
advances, numerous components fail in the condition of infinite life, contrary to
what Wöhler proposed. Currently, 3 different fatigue regimes are considered: low
cycle fatigue, high cycle fatigue and very high cycle fatigue. In the automotive
industries there is an extensive use of sheet steel for the manufacture of components
with complex geometry. In this context, interstitial free steel (IF steel) is one of the
widely used materials, due to its excellent stampability. IF steel has a ferritic
microstructure with a very low amount of interstitial elements. Interstices with
carbon and nitrogen are stabilized by titanium (Ti) or niobium (Nb) forming
extremely small volume fractions in the ferritic matrix of carbides and nitrides. The
work is based on the experimental investigation of microstructural damage in IF
steel after long-term cyclic loading. Samples of Ti-stabilized IF steel were subjected
to ultrasonic fatigue tests with loads greater than 1E7 cycles. It was observed the
arising of microstructural damage (persistent slip bands, PSB s) after a certain
number of cycles. By means of image analysis in the optical microscope, it was
estimated that 97.76 percent of the fatigue life was destined for crack nucleation while
2.23 percent for crack propagation in very high cycle fatigue regime. There was the
project of a new specimen for the very high fatigue machine, in order to accompany
the surface of the material during the tests. It is proposed the equation of the curve
S-N fatigue of very high cycle os with data extracted from the tests. Finally, a
correction factor is suggested in the plastic shear deformation equation in PSB s
based on experimental data.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:59886 |
| Date | 07 July 2022 |
| Creators | HELDER KEITARO ARCARI AMBO |
| Contributors | MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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