Avaliação de métodos multiaxiais e clássicos na previsão de vida à fadiga : estudos em ligas AISI/SAE 4130 e Al 2024-T3

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Simelia dos
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50641
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciências de Materiais, 2024.
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spelling Avaliação de métodos multiaxiais e clássicos na previsão de vida à fadiga : estudos em ligas AISI/SAE 4130 e Al 2024-T3Fadiga (Mecânica)Tensão de cisalhamentoDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciências de Materiais, 2024.O presente trabalho tem como objetivo realizar a comparac¸ao da previs ˜ ao de vida ˜ a fadiga sob efeito da ` tensao m ˜ edia das ligas de ac¸o SAE 4130 e do alum ´ ´ınio Al 2024-T3, utilizando modelos multiaxiais e classicos, abordando modelos de planos cr ´ ´ıticos. Para isso foram implementadas as rotinas do metodo com ´ aux´ılio do software MATLAB de forma direta, para o processo de determinac¸ao do plano cr ˜ ´ıtico, incluindo o carregamento com e fora de fase, varredura de como as tensoes normal e cisalhante variam no plano, ˜ definic¸ao e armazenamento da evoluc¸ ˜ ao m ˜ axima das tens ´ oes em cada plano de corte e c ˜ alculo das previs ´ oes ˜ de vida. O metodo consiste em prever a vida em fadiga e a orientac¸ ´ ao dos planos de falhas atrav ˜ es da m ´ axima ´ amplitude tensao normal e cisalhante. A fim de avaliar o m ˜ etodo foram estimados os planos cr ´ ´ıticos dos modelos multiaxiais, subsequente a calibrac¸ao das constantes das Curvas de W ˜ ohler Modificadas, e as ¨ calibrac¸oes dos modelos tradicionais de Walker e Kwofie. Foram realizadas as previs ˜ oes de vida da liga de ˜ ac¸o SAE 4130 e a liga de Al 2024-T3 considerando os testes experimentais dispon´ıveis na literatura para diferentes razoes de carregamento sob efeito de tens ˜ ao de trac¸ ˜ ao com diferentes raz ˜ oes de tens ˜ ao. ˜ A validac¸ao dos modelos de previs ˜ ao de vida, considerando modelos multiaxiais e uniaxiais, foi realizada ˜ atraves da comparac¸ ´ ao anal ˜ ´ıtica entre as vidas estimadas com as vidas experimentais. Os resultados foram avaliados por meio da performace do ´ındice de erro e banda de confianc¸a de ± 3 vidas, permitindo uma analise da proximidade entre as vidas previstas e as vidas experimentais. ´ Analisando os resultados obtidos das previsoes de vida baseando-se nos resultados apresentados, n ˜ ao parece ˜ haver um modelo unico de previs ´ ao de vida ˜ a fadiga que seja supremo tanto para o ac¸o SAE 4130 quanto ` para a liga de alum´ınio Al 2024-T3. Entretanto, observa-se que os modelos de Walker e de Kwofie se destacam como boas opc¸oes, oferecendo previs ˜ oes razoavelmente satisfat ˜ orias para ambos os materiais.The present work aims to compare fatigue life prediction under the influence of mean stress for SAE 4130 steel and Al 2024-T3 aluminum alloys, using multiaxial and classical models, with the critical plane models approach. The routines of the method were implemented directly using MATLAB software for the critical plane determination process, including in-phase and out-of-phase loading, scanning how normal and shear stresses vary on the plane, defining and storing the maximum stress evolution on each cutting plane, and calculating life predictions. The method involves predicting fatigue life and failure plane orientation through the maximum amplitude of normal and shear stress. Critical planes of multiaxial models were estimated to evaluate the method, followed by the calibration of constants of Modified Wohler Curves, and calibrations of traditi- ¨ onal Walker and Kwofie models. Life predictions for SAE 4130 steel and Al 2024-T3 alloy were made considering experimental tests available in the literature for different loading ratios under tensile stress with different stress ratios. Validation of life prediction models, considering both multiaxial and uniaxial models, was performed through analytical comparison between estimated and experimental lives. The results were evaluated using the error-index performance and a confidence band of ± 3 lives, allowing an analysis of the proximity between predicted and experimental lives. Analyzing the results obtained from the fatigue life predictions based on the presented outcomes, it does not seem to exist a single supreme model for predicting fatigue life that applies equally well to both SAE 4130 steel and Al 2024-T3 aluminum alloy. However, it is observed that the Walker and Kwofie models stand out as good options, providing reasonably satisfactory predictions for both materials.Faculdade UnB Planaltina (FUP)Programa de Pós-Graduação em Ciências de MateriaisFerreira, Jorge Luiz de AlmeidaSantos, Simelia dos2024-10-21T17:36:50Z2024-10-21T17:36:50Z2024-10-212024-03-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTOS, Simelia dos. Avaliação de métodos multiaxiais e clássicos na previsão de vida à fadiga: estudos em ligas AISI/SAE 4130 e Al 2024-T3. 2024. 78 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências de Materiais) - Universidade de Brasília, Brasília, 2024.http://repositorio.unb.br/handle/10482/50641porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-10-21T17:36:50Zoai:repositorio.unb.br:10482/50641Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-10-21T17:36:50Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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