[pt] Neste trabalho, o fator de gradiente de tensões elastoplástico na frente da raiz
de entalhe é utilizado para investigar o efeito real do entalhe na resistência à fadiga,
quantificado pelo fator de concentração de tensões à fadiga. Este é geralmente
menor que o fator de concentração de tensões do entalhe, o parâmetro linear elástico
(Fator de concentração de tensão)
, devido à tolerância do material a trincas curtas não propagantes. Considerando
que a plasticidade localizada na vizinhança da raiz do entalhe afeta o comportamento de crescimento de trincas curtas dentro da zona plástica induzida pelo entalhe,
uma abordagem baseada na Mecânica da Fratura é proposta para abranger os efeitos
dos campos de tensões e deformações elastoplásticas no cálculo do (Fator de concentração de tensão de fadiga). Análises
bidimensionais por elementos finitos são adotadas para calcular fatores de intensidade de tensão de espécimes planos e entalhados. O modelo de encruamento de
Ramberg-Osgood e a regra de Neuber são usados para obter aproximações de fatores de intensidade baseados em deformação. Para validação da metodologia, as previsões numéricas geradas são comparadas com dados experimentais de S-N coletadas da literatura para espécimes com (Fator de concentração de tensão)
. Estes possuem furo circular central ou
entalhes tipo U ou V, são feitos de diferentes materiais e testados sob cargas axiais
com razão igual a -1, 0 ou 0,1. A comparação mostra boa concordância e prova que
a solução elastoplástica proporcione maior precisão do que a linear elástica. Os resultados mais discrepantes são obtidos em razões de carga de 0 e 0,1, no entanto,
eles podem ser significativamente melhorados quando é considerada a correção de
efeitos de tensão média não nula. / [en] Elasto-plastic stress gradient factors ahead of notch tips are used to evaluate
actual notch effects in fatigue strength, quantified by fatigue stress concentration
factor (Fatigue stress concentration factor). Usually, it is smaller than the linear elastic stress concentration factor of
the notch, (Stress concentration factor)
, due to material tolerance to non-propagating short cracks. Considering that local plasticity around notch tips plays a significant role in the growth behavior of short cracks within the notch plastic zone, a sound mechanical methodology is proposed to account for the effects of elasto-plastic stress and strain fields in
the actual (Fatigue stress concentration factor) value. Two-dimensional finite element analyses are conducted to
compute stress intensity factors of smooth and notched specimens. Ramberg-Osgood model and Neuber s rule are used to achieve approximations for strain-based
intensity factors. For methodology validation, numerical predictions are compared
to experimental stress-life data of center, U, and V-notched plate specimens made
of different materials and tested under uniaxial load ratios of −1, 0, and 0.1 collected from the literature. The comparisons show good agreement proving that the
elasto-plastic solution provides more accuracy than the linear elastic one. The most
discrepant results are obtained at load ratios of 0 and 0.1, and they can be significantly improved if non-zero mean stress effects are considered.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:62552 |
| Date | 16 May 2023 |
| Creators | MENGEN LIU |
| Contributors | MARCO ANTONIO MEGGIOLARO, MARCO ANTONIO MEGGIOLARO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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