[en] SHORT FATIGUE CRACKS DEPARTING FROM ELONGATED NOTCHED SPECIMENS AND THEIR EFFECT ON FATIGUE LIMIT

• Autor(a) principal: MARCO VINICIO GUAMAN ALARCON
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Outros
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=31850@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=31850@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.31850
• topic: [pt] LIMITE DE FADIGA; [pt] DETECCAO DE TRINCAS CURTAS; [pt] TEORIA DA DISTANCIA CRITICA - TDC; [pt] MODELO DO GRADIENTE DE TENSAO - GT; [pt] TRINCA CURTA NAO-PROPAGANTE; [en] FATIGUE LIMIT; [en] DETECTION OF SHORT CRACKS; [en] THEORY OF CRITICAL DISTANCE - TCD; [en] STRESS GRADIENT - SG MODEL; [en] NON-PROPAGATING SHORT CRACK

[pt] O projeto mecânico de componentes estruturais para vidas longas à fadiga requer limites de fadiga confiáveis. Porém, a previsão do limite de fadiga ainda apresenta alguns desafios, especialmente por causa dos inevitáveis entalhes e pela presença de pequenos defeitos intrínsecos do material que podem ser considerados como microtrincas. Os entalhes atuam como concentradores de tensão e microtrincas podem ser geradas na ponta destes. Tais microtrincas (geradas ou intrínsecas) podem propagar até provocar a falha do componente ou parar de propagar depois de crescer uma pequena distância e se tornarem não-propagantes, dependendo do nível de carga e do gradiente de tensão à frente do entalhe. Modelos empíricos e teóricos têm sido propostos para fazer previsão do limite de fadiga de componentes entalhados. Entre os teóricos, o chamado modelo do Gradiente de Tensão (GT), que utiliza conceitos da mecânica da fratura linear elástica, apresenta-se como um modelo promissor. No entanto, a validação experimental das previsões deste modelo ainda não tem sido completamente realizada. Neste contexto, corpos de prova tipo C(T) do aço 1020 e com vários valores do raio da ponta do entalhe foram testados sob controle de amplitude de carga constante, frequência de 40 Hz e razão de tensão R igual a 0.1 para avaliar o limite de fadiga através de testes acelerados com cargas tipo step up durante blocos de 3.10 elevado a sexta potência ciclos. O limite de fadiga determinado experimentalmente foi comparado com as previsões do modelo GT e do Método do Ponto, um dos métodos da chamada Teoria da Distância Crítica (TDC). No modelo GT foram considerados três métodos: GTc-p, GTs-e e GTquebra, segundo o método usado para achar o fator geométrico para determinar o fator de intensidade de tensão. As previsões dos modelos GTc-p, GTquebra e TDC são similares no caso de entalhes com raios de ponta grandes, e bem próximas do limite de fadiga medido experimentalmente, enquanto que eles são não-conservativos no caso de entalhes afiados (raios de ponta pequenos). As previsões do modelo GTs-e foram conservativas para entalhes afiados e não afiados. Devido a que os dois modelos são baseados em conceitos lineares elásticos, foi demonstrado que uma análise elástica apresenta limitações para modelar o comportamento à fadiga em entalhes afiados, pois nesses casos a tensão local no ponto crítico pode exceder o limite de escoamento do material. Alem disso, o modelo GT também permite estimar o tamanho da maior trinca curta não-propagante (TCNP) associada ao limite de fadiga. Tais TCNP foram monitoradas nas faces do C(T) através de técnicas não-destrutivas tais como microscopia óptica, correlação digital de imagens e tomografia; enquanto que as TCNP internas foram detectadas usando a técnica destrutiva da metalografia. Os tamanhos das TCNP detectadas foram muito menores do que as estimadas pelo modelo GT, dificultando ainda mais o problema de detecção daquelas trincas.