[pt] Medindo a rigidez de corpos de prova em testes de propagação de trinca por fadiga, Elber identificou que a ponta da trinca só está totalmente aberta durante uma parte do ciclo de carregamento, e nomeou o carregamento onde a trinca abre totalmente de carga de abertura Pab. Baseado nisso, Elber assumiu que o dano à frente da trinca era induzido apenas pela fração do carregamento acima da Pab, propondo que a força motriz na propagação de trincas por fadiga é a gama do fator de intensidade de tensões efetivo (delta)Kef. Para verificar esta hipótese, neste trabalho foram examinados diferentes cenários em testes de propagação de trinca por fadiga. Primeiramente, em corpos DC(T) de aço AISI 1020 e em corpos DC(T) e C(T) de alumínio 6351-T6 foi propagada uma trinca com (delta)K e Kmax quase constantes, medindo Pab em campo próximo e em campo distante, com extensômetros e com um sistema 3D de correlação digital de imagens (DIC). Depois, usando novos corpos DC(T) de aço e de alumínio, foi propagada uma trinca com (delta)K e Kmax quase constantes, antes e depois de um evento de sobrecarga, medindo a Pab ao longo do teste, em campo próximo e campo distante. Cabe salientar que nesses testes as espessuras dos corpos de prova foram projetadas para que a trinca propagasse em tensão plana e em deformação plana. Finalmente, em testes de propagação de trinca com (delta)K e Kmax quase constantes, em corpos DC(T) de aço e de alumínio foi medido o campo de deformação à frente da ponta da trinca com um sistema de microscópio estéreo DIC, para analisar o comportamento dentro da zona plástica, medindo também a Pab com os métodos mencionados anteriormente. Dos resultados dos testes três comportamentos foram particularmente relevantes. Nos primeiros testes de propagação com deltaK e Kmax quase constantes, a razão Kab/Kmax diminuía enquanto a trinca propagava com uma taxa constante. Nos testes de sobrecarga o valor mínimo de (delta)Kef estava defasado em relação ao valor mínimo de taxa de propagação (da/dN). Já nos testes onde foi medido o campo deformação com o sistema de microscópio
estéreo DIC, a deformação 0.1mm à frente da ponta da trinca mostrou que existia dano para cargas abaixo da Pab. Portanto, estes resultados não podem ser explicados pela hipótese de Elber, e contestam o (delta)Kef como a força motriz na propagação de trincas por fadiga. / [en] Measuring the stiffness of a fatigue-cracked plate during its loading cycle, Elber discovered that this crack only completely opened after reaching the crack opening load Pop. Based on this, Elber assumed that the damage ahead of the crack is induced by the loading part above the Pop. In this way, he proposed that the range of the effective stress intensity factor (delta)Keff is the driving force in fatigue crack growth. In order to verify this hypothesis, this study investigated different scenarios in fatigue crack growth tests. For this, DC(T) specimens of AISI 1020 steel, and DC(T) and C(T) specimens of 6351-T6 aluminum were tested. The fatigue crack growth tests were performed under quasi-constant K and Kmax conditions. The Pop measurements in the near and far field were obtained from strain gage readings and 3D Digital Image Correlation (DIC) analysis. In addition, simple variable amplitude tests were performed in steel and aluminum DC(T) specimens. A single tensile overload was introduced in the fatigue crack growth experiments under quasi-constant (delta)K and Kmax conditions, also measuring the Pop throughout the test in the near and the far field. It is important to note that the thickness of the specimens was designed to perform a crack propagation in plane stress and plane strain conditions. Moreover, near tip strain measurements in steel and aluminum DC(T) specimens were obtained with a stereo microscope DIC system, to analyze the behavior within the plastic zone, also measuring the Pop with the methods previously mentioned. From the experimental results, three behaviors were particularly relevant. In the first fatigue crack growth tests with quasi-constant {(delta)K, Kmax} conditions, the ratio Kop/Kmax decreased as the crack propagates under a constant rate. In the fatigue crack growth tests with overload application, the minimum value of (delta)Keff was lagged in relation to the minimum value of the propagation rate (da/dN). Finally, in the strain measurements performed with the stereo microscope DIC system, the de-formation at 0.1mm ahead of the crack tip showed the existence of damage in load
values below Pop. Therefore, these results cannot be explained by Elber s hypothesis, and question the (delta)Keff as the driving force in fatigue crack growth.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:56498 |
| Date | 09 December 2021 |
| Creators | JULIAN ANDRES ORTIZ GONZALEZ |
| Contributors | JAIME TUPIASSU PINHO DE CASTRO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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