Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-10-10T14:51:23Z
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2012_PauloArthurBatistaPinheiro.pdf: 1682565 bytes, checksum: cce207577a61fdfef055f163221c6f4a (MD5) / Embora existam inúmeros modelos de fadiga disponíveis na literatura, ainda são necessárias pesquisas para melhorar a capacidade de predição dos mesmos, sobretudo na presença de carregamentos multiaxiais não-proporcionais e tensões médias superpostas. O tempo de processamento de análises de fadiga baseadas em modelos de elementos finitos também é um aspecto que precisa ser aprimorado. O objetivo deste trabalho é propor uma nova medida de amplitude da tensão cisalhante para modelos de fadiga de plano crítico. Essa medida é calculada a partir dos lados de uma única envoltória
retangular associada à trajetória do vetor tensão cisalhante em um plano material. Essa definição é capaz de distinguir trajetórias proporcionais das não-proporcionais. Para avaliar a capacidade de predição da medida proposta, a mesma foi incorporada a um modelo modificado de Findley. A modificação consiste na introdução de um novo parâmetro que quantifica a sensibilidade do material à
presença de tensões médias. As predições do modelo foram comparadas com aproximadamente 350 limites de resistência à fadiga de diferentes metais, sob vários tipos de carregamentos multiaxiais (fora-de-fase, assíncrono e não-harmônico) e níveis de tensão média superposta. Os erros do modelo
ficaram dentro do intervalo (-39,9, 19,7)%. Verificou-se que a tensão de Mises era superior à tensão do escoamento em aproximadamente 15% dos ensaios. Quando esses ensaios foram excluídos da análise, os erros do modelo passaram a ficar dentro do intervalo (-18,2, 19,8)%. O custo computacional da nova medida é significativamente menor que o de outras propostas da literatura, e.g. Menor Circunferência Circunscrita (MCC), tornando viável a utilização de modelos de plano crítico em análises de fadiga baseadas no Método dos Elementos Finitos, mesmo quando a varredura dos planos materiais é realizada com incrementos de rotação pequenos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Although there are many fatigue models available in the literature, further research
is still needed to improve their accuracy, mainly in the presence of non-proportional
multiaxial loadings and superimposed mean stresses. The computational time of a
nite element-based fatigue analysis also needs to be reduced. The aim of this work is to propose a new measure of shear stress amplitude for critical plane based fatigue models. Such a measure is de ned by means of a unique rectangular hull enclosing the shear stress vector path, and is capable to distinguish a proportional from a non-proportional path. To assess the proposed measure, it was incorporated into
a modi ed Findley model. The modi cation consists in the introduction of a new pa-
rameter which quanti es the material sensitivity to mean stresses. Model's predictions were compared with approximately 350 fatigue limits, generated under di erent types of multiaxial loadings (out-of-phase, asynchronous and non-harmonic) and levels of superimposed mean stress. Errors were found to lie within the interval (-39,9, 19,7)%. An additional analysis was carried out, where tests having Mises equivalent stress greater than the yield stress were excluded. In this case, errors fell within the interval (-18,2, 19,8)%. The processing time to compute the proposed measure is signi can-
tly faster than the ones of others proposals available in the literature, e.g. Minimum
Circumscribed Circle (MCC). This feature allows nite element-based fatigue analyses
with critical plane models to be carried out with low computation e ort, even when
the critical plane search is performed with small rotation increments.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/11394 |
| Date | 09 May 2012 |
| Creators | Pinheiro, Paulo Arthur Batista |
| Contributors | Araújo, José Alexander, Castro, Fábio Comes de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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