Uma proposta de metodologia para simulação nu-mérica de propagação de fenda por fadiga em provete normalizado através do programa computacional Abaqus®

• Autor(a) principal: Caldeira, João Ricardo Nóbrega
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/160363
• topic: Fator de Intensidade de Tensão; AISI 316L; Abaqus®; XFEM; Ensaio de tenacidade à fratura; Propagação da fenda por fadiga; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

De forma a evitar falhas estruturais, a integridade dos componentes é avaliada através de uma área de grande importância na engenharia: a Mecânica da Fratura. No fundo, trata de investigar a resis-tência à fratura dos materiais, tendo em conta, quando é necessário, o estudo da fadiga. Um dos parâ-metros que torna possível caracterizar a resistência à fratura do material em estudo é o Fator de Intensi-dade de Tensão (). Uma das formas de avaliar a resistência à fratura de componente pelo Fator de Intensidade de Tensão é através de métodos computacionais, que permitem obter resultados precisos de forma bastante eficiente. No presente trabalho o principal objetivo é simular o comportamento mecânico de um provete CT fabricado no material AISI 316L, através de ensaios de tenacidade à fratura e de um ensaio à fadiga, no software Abaqus® utilizando o método XFEM. Tendo em conta as propriedades do material, foi construído um modelo para cada ensaio, tendo sido possível observar a direção da propagação da fenda e retirados os valores de , e . Desta forma, foram realizados três ensaios de tenacidade à fratura: em Modo I puro, em Modo II puro e em Modo misto plano de carregamento (I+II). O carregamento aplicado no ensaio de fadiga foi em Modo I puro. Com os resultados numéricos obtidos, foi feita uma comparação com os valores analíticos e foi avaliada a metodologia utilizada em cada ensaio. Relativamente aos valores numéricos de , verificou-se uma grande precisão comparativa-mente aos analíticos, sendo que o erro mais elevado foi de 6.77%, registado quando a fenda já se en-contra com um comprimento próximo ao total do comprimento útil do provete, onde a fenda se propaga, com valores de consideravelmente altos. Devido a falta de estudos realizados a provetes em Modo II puro e em Modo misto plano de carregamento, não houve forma de comparar os resultados obtidos para e . No ensaio de propagação da fenda por fadiga, analisado através da Lei de Paris, para além de observar a direção da propagação da fenda e de retirar os valores numéricos de , foi também analisado o crescimento da fenda em relação ao número de ciclos efetuados. Verificou-se que o refinamento da malha de elementos finitos gerada tem grande impacto nos resultados obtidos.