[pt] Uma das técnicas mais aplicadas para medir tensões
residuais em componentes mecânicos é a técnica do furo
cego. Esta técnica é de fácil aplicação industrial e é
normalizada pela ASTM E 837. Entretanto, devido à
concentração de tensões gerada pelo furo, há restrições
quanto à aplicação deste método quando as tensões
residuais presentes excedem 0.3 da tensão de escoamento do
material, Sy. Há na literatura trabalhos que avaliam, por
elementos finitos, os erros gerados ao se
aplicar diretamente estes coeficientes em componentes com
altos níveis de tensões residuais. Em alguns casos, o erro
pode chegar a 140%, para tensões da ordem de
0.9 de Sy. Porém, para retrocalcular as tensões residuais
estes trabalhos também usam hipóteses válidas apenas no
regime elástico, de forma que os resultados por
eles apresentados podem ter imprecisões. Neste trabalho
propõem-se novas metodologias numéricas para avaliar a
validade da norma ASTM E 837 em regime plástico, através de
uma modelagem mais realística do alívio de tensão
gerado pela usinagem do furo, evitando o uso de hipóteses
linear-elásticas. Estas metodologias são: Estado
Equivalente, na qual uma tensão equivalente àquela
agindo no componente é aplicada na borda do furo;
metodologia Morte de Elementos na qual os elementos
presentes na região em que o furo será usinado
são eliminados numericamente em vários passos, de forma a
simular o processo de usinagem; e a metodologia Tensão
Substituta, na qual o material presente na
região do furo é substituído pela tensão que nele age, a
qual é retirada gradativamente. Foram modeladas em
elementos finitos placas com furos passantes e cegos,
submetidas a carregamentos uniaxiais e biaxiais, desde 0.3
Sy até 0.9 Sy. Além disso, foram utilizados nas simulações
materiais tendo limite elástico e de escoamento
coincidentes e não coincidentes. Os erros encontrados
entre as tensões retrocalculadas e as tensões aplicadas,
para todas as situações são menores que encontrados por
outros pesquisadores, obtendo-se no pior caso 70 por cento.
Finalmente, conclui-se que as metodologias Tensão
Substituta e Morte de Elementos são as que simulam de forma
mais próxima da realidade o processo de usinagem de um furo
em um placa submetida à altas tensões. / [en] One of the most popular techniques applied to measure
residual stresses is the hole-drilling technique. The
technique is easy to be applied at industry, and is
normalized ASTM E 837. However, due to the stress
concentration caused by the machined hole, the technique
can not be used if the residual stresses are higher
than one third of the material yield strength, Sy. There
are several researches articles that evaluate the errors
aroused from the use of linear-elastic coefficients
in case where plastic strains are present. In general,
those articles apply the finite element to simulate the
process of drilling the hole and stress relief. In certain
case it is showed that the error can reach 140% of the
applied stress. However,those articles use linear-elastics
hypothesis and therefore their predictions can also
include mistakes. The present work proposes new numerical
methodologies to evaluate the usefulness of the hole-
drilling technique, as it is described by the
ASTM E 387, in the plastic range. The aim is to model the
stress relief caused by the hole`s drilling process in a
more realistic way, in order to avoid the use of
linear-elastics hypothesis. The proposed methodologies are:
Equivalent State, in which is applied in the hole a stress
equivalent to that one acting externally on the
component; Element Death, in which the drilling process is
simulated by eliminating numerically in several steps the
material which vanishes during the drilling process, and
the Replacement Stress; in which the material in the hole is
replaced by the stress that is acting at its walls. Those
mentioned methodologies were implemented using a commercial
finite element program which simulated
plates with through the thickness and blind holes. Those
plates have been loaded with three different loadings which
varied from 0.3 to 0.9 Sy. Two materials with
different stress-strain curves have been used. One of them
had the elastic limit equal to the yield limit and the
other one has those two limits different. In the
worst case the errors found were 70 percent, which is smaller than
those found by others researchers. It was concluded that,
the Replacement Stress and the Elements Death methodologies
are those that best simulate the process of drilling a hole
in a plate which is under high stresses.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4411 |
| Date | 16 January 2004 |
| Creators | ANA CRISTINA COSME SOARES |
| Contributors | JOSE LUIZ DE FRANCA FREIRE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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