Análise numérica e experimental de deformações e tensões em ligação de perfil tubular circular em aço estrutural submetido à fadiga

• Autor(a) principal: Walter Mota da Fonseca
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BEKP5G
• topic: Estrutura; Deformação; Fadiga; Pórtico; Numérico; Trinca; Engenharia de estruturas; Deformações (Mecanica); Engenharia mecânica

A busca por um modelo estrutural passa pelo estudo de verificação de tensões e deformações resultantes do processo de aplicação de solicitação mecânica. A parte estrutural de um equipamento absorve esforços estáticos e dinâmicos, maior parte por fadiga mecânica que é uma das principais causas de colapso em uma estrutura. A redução de material para minimizar custos e o próprio peso do equipamento resulta na utilização de perfis estruturais com espessuras menores, essa nova configuração demanda investigações da resistência dos perfis mais esbeltos e análises por fadiga nas junções por soldagem, que são as regiões de maior vulnerabilidade a falhas. Normativas técnicas na área de estruturas em aço podem não abranger todos os perfis tubulares em relação ao projeto de estrutura na configuração tubular de parede fina menores que 4 mm. O objetivo deste trabalho foi analisar as tensões e deformações em juntas do tipo T por soldagem de perfis tubulares com costura e espessura de parede fina submetida à fadiga mecânica. Foi identificado o ponto de maior tensão e realizado ensaios estáticos para determinação dos fatores de concentração de deformação e tensão no pé do filete de solda da junção. Um modelo em 3D foi gerado e realizado análise de tensões e deformações por meio do método dos elementos finitos e os resultados comparados com a técnica de medição por extensometria. Os resultados mostraram que, o modelo numérico apresentou boa aproximação com os resultados de deformação dos extensômetros. Na região do pé do filete de solda as tensões máximas apresentaram valores próximos do dobro da tensão nominal, determinando essa região como significativa a aumento de danos, e consequentemente, maior chance ao colapso. A modelagem do filete de solda e malha com elementos sólidos tetraédricos foram de grande importância para as análises de tensões e determinação da tensão hot spot na junção. Na parte de falhas, quatro modos de colapso por fadiga foram observados. A maior parte das trincas iniciou no pé do filete de solda, próxima da região de tensão hot spot e propagando-se no contorno da solda, sempre em direção a cantos agudos e mordeduras nas extremidades do filete de solda. As análises mostram que no carregamento estático o ponto na direção da costura do tubo apresenta maior resistência, entretanto, em carregamento dinâmico a resistência à fadiga foi menor.