Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2018 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UnB |
| Texto Completo: | http://repositorio.unb.br/handle/10482/34805 |
Resumo: | Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. |
| id |
UNB_f6bf65a1634d5c456bfdd359db1ffddf |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio2.unb.br:10482/34805 |
| network_acronym_str |
UNB |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UnB |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Monroy Díaz, José IsraelFerreira, Jorge Luiz de AlmeidaSilva, Cosme Roberto Moreira da2019-06-13T20:01:20Z2019-06-13T20:01:20Z2019-06-132018-11-26MONROY DÍAZ, José Israel. Análise numérica do comportamento mecânico de dutos com reparo compósito. 2018. xv, 110 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.http://repositorio.unb.br/handle/10482/34805Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.O fenômeno de fretting ocorre em máquinas e componentes estruturais onde elementos em contato mutuo estão sujeitos a movimentos repetitivos. A fadiga por fretting ocorre na interface de duas juntas mecânicas em contato, submetidos a deslocamentos relativos entre as superfícies ao longo das zonas de contato, e está relacionado à ocorrência simultânea de desgaste, corrosão e dano por fadiga. O processo de fadiga provocado pela excitação eólica é um dos principais causadores de falhas em cabos condutores aéreos utilizados em linhas de transmissão de energia. Essa excitação provoca um movimento de flexão alternada do cabo que pode levar ao deslizamento dos fios do cabo entre si e posteriormente a falha do cabo condutor. Apesar das recentes investigações sobre as variáveis que influenciam o fenômeno de fretting, ainda existem incertezas no processo de degradação do cabo, principalmente no regime de escorregamento parcial, onde a zona de contato é mais complexa em comparação com o regime de escorregamento total. Este trabalho é de natureza experimental e visa apresentar uma contribuição sobre o estudo do fenômeno de fretting no comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga Al 1350-H19 do cabo condutor CAA 397.5 IBIS. Para esse fim, um novo dispositivo, capaz de reproduzir o fenômeno de contato fio – fio foi utilizado, e mostrou-se eficaz na realização dos ensaios, permitindo que as cargas de contato fossem controladas e medidas. Para a determinação do efeito de fretting na vida em fadiga dos fios, compararam-se as marcas de falha que aparecem no cabo condutor e as feitas no dispositivo. Realizou-se em seguida a análise do comportamento do tamanho da área da marca e da pressão nominal com referência à força normal de contato. Construiu-se a partir daí as curvas de S-N variando-se a força de contato de 75[N] a 1000[N] e obtendo-se a força tangencial por duas configurações: através da carga remota de fadiga e através do controle da carga mínima na máquina servo-hidráulica de ensaios. A frequência dos ensaios foi mantida a 10 Hz. Os fios foram testados com uma relação de carregamento de R = 0,1 e a duração do teste foi de 8x106 ciclos. Todos os testes foram realizados no regime de adesão-escorregamento que ocorre na zona de contato plasticamente deformada. Não foi permitido nenhum deslizamento global. Conjuntamente realizou-se a simulação via MEF para obter o campo de tensão ao redor da marca de fretting. O exame das marcas de fricção na superfície de contato foi realizado por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostram como pressão nominal de contato tem dois comportamentos com relação a força normal aplicada. Inicialmente o valor da pressão aumenta rapidamente até alcançar o valor máximo. No entanto, ao continuar aumentando a força normal, a pressão começa a diminuir, visto que a relação polinomial da área faz que o tamanho da mesma aumente significativamente. O tamanho das marcas não tem uma relação evidente com a tensão média remota de fadiga. O comportamento da vida em fadiga é inversamente proporcional com relação a pressão normal. Para aumentos na pressão de contato, ocorreu a diminuição da vida do material estudado. A análise fractográfica ilustrara sítios de nucleação de trincas localizadas na região de contato, as quais formaram três frentes de propagação. A primeira acontece na borda da zona de contato, a segunda acontece entre a zona de adesão e a zona de escorregamento e a terceira aparece no centro da superfície de contato. Todas as fraturas por fadiga em diferentes regimes de fretting podem ser divididas em três regiões: região de origem da falha que acontece na zona de contato, região de propagação de trinca e região de quebra final. Comparado com os resultados dos testes do cabo condutores, infere-se que as caraterísticas de atrito obtido no teste de fio único, tais como tamanho da zona de contato, fenômenos de delaminação, nucleação de trincas, modos de propagação e ordem de grandeza do número de ciclos para nucleação de trincas, são análogos. Parece assim possível usar um teste tão simples para entender e possivelmente prever o comportamento de fadiga de fretting do condutor. Essa capacidade de previsão seria de grande valor prático, pois o teste de condutores de tamanho real é mais complexo e oneroso.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The phenomenon of fretting occurs in machine and structural components where elements are in mutual contact and subjected to alternative movements. The fretting fatigue occurs at the interface of two mechanical components joint in contact, subjected to relative displacements between them throughout the contact zones, and it related to the simultaneous occurrence of wear, corrosion and fatigue damage. The process of fatigue caused by wind excitation is one of the main causes of fatigue failures in conductors used for power transmission lines. This excitation causes an alternating bending movement of the cable, which can lead to the sliding of the cable wires between each other and subsequently to the failure by fatigue. The recent research on the variables influencing the fretting phenomenon shows that there are still uncertainties in the fatigue process of conductor, mainly in the partial slip regime, where the contact zone is more complex compared to the gross slip regime. This experimental work aims to present a contribution on the phenomenon study of fretting fatigue behavior of wire made of the Al 1350-H19. These aluminum wires were taken from the IBIS which is an ACSR 397.5 MCM conductor. To this end, a new equipment capable to reproduce the wire - wire contact phenomenon was used, and proved to be effective in performing the tests as it allows the measurement and the control of the contact loads. In order to determine the fretting effect on the fatigue life of the wires, the comparison was done between the failure marks appeared on the conductor and those made on the wire using the new equipment. Analyses in term of the mark surface and using contact normal force, the nominal pressure was determined. Thereafter, the S-N curves were constructed by varying the contact force from 75 [N] to 1000 [N] and obtaining the tangential force by two configurations: through the fatigue remote load and by controlling the minimum load on the servo- hydraulic machine. During the fretting fatigue test the frequency and the loading ratio were kept constant, respectively 10 Hz and -0.1, and the run out was 8x106. All tests were performed in the stick-slip regime that occurs in the zone area of plastically deformed contact and the overall total slip was not permitted. Simultaneously, the FEM simulation was performed to obtain the stress field around the fretting mark. At this end, the examination of the fretting marks on the contact surface and around the cross section was performed by light microscopy and scanning electron microscopy. The results show that the nominal contact pressure has two behaviors with respect to the applied normal force. Initially, the pressure value increases rapidly until reaching the maximum value, meanwhile the normal force continues to increase, the pressure begins to decrease. These behaviors could be explained by the fact that the variation of mark surface was not linear. It was also shown that the size of the marks does not have an evident relation with the bulk load. Additionally, it was observed that the fatigue life behavior is inversely proportional to the nominal pressure as by increasing the contact pressure the fatigue life decreases, vice versa, for the studied material. Finally, the fractographic analysis illustrates that the cracks nucleated in the contact region, which was classified in three propagation regions, the first occurs at the edge of the contact zone, the second occurs between the stick zone and the slip zone and the third appears in the center of the contact surface.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasA 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/openAccessAvaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisFadiga por frettingFios de alumínioCabos condutoresMetais - fadiga - alumínioporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2018_JoséIsraelMonroyDíaz.pdf2018_JoséIsraelMonroyDíaz.pdfapplication/pdf58949198http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34805/1/2018_Jos%c3%a9IsraelMonroyD%c3%adaz.pdf95c6280cc62a3ce709a90b350d4dd2b0MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34805/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open access10482/348052024-02-08 18:40:50.311open accessoai:repositorio2.unb.br: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Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2024-02-08T21:40:50Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false |
| dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| title |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| spellingShingle |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 Monroy Díaz, José Israel Fadiga por fretting Fios de alumínio Cabos condutores Metais - fadiga - alumínio |
| title_short |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| title_full |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| title_fullStr |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| title_full_unstemmed |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| title_sort |
Avaliação do efeito do fretting sobre o comportamento a fadiga de fios fabricados com a liga de alumínio Al 1350 H19 |
| author |
Monroy Díaz, José Israel |
| author_facet |
Monroy Díaz, José Israel |
| author_role |
author |
| dc.contributor.advisorco.none.fl_str_mv |
Ferreira, Jorge Luiz de Almeida |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Monroy Díaz, José Israel |
| dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Silva, Cosme Roberto Moreira da |
| contributor_str_mv |
Silva, Cosme Roberto Moreira da |
| dc.subject.keyword.pt_BR.fl_str_mv |
Fadiga por fretting Fios de alumínio Cabos condutores Metais - fadiga - alumínio |
| topic |
Fadiga por fretting Fios de alumínio Cabos condutores Metais - fadiga - alumínio |
| description |
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. |
| publishDate |
2018 |
| dc.date.submitted.none.fl_str_mv |
2018-11-26 |
| dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2019-06-13T20:01:20Z |
| dc.date.available.fl_str_mv |
2019-06-13T20:01:20Z |
| dc.date.issued.fl_str_mv |
2019-06-13 |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.citation.fl_str_mv |
MONROY DÍAZ, José Israel. Análise numérica do comportamento mecânico de dutos com reparo compósito. 2018. xv, 110 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018. |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://repositorio.unb.br/handle/10482/34805 |
| identifier_str_mv |
MONROY DÍAZ, José Israel. Análise numérica do comportamento mecânico de dutos com reparo compósito. 2018. xv, 110 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018. |
| url |
http://repositorio.unb.br/handle/10482/34805 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UnB instname:Universidade de Brasília (UnB) instacron:UNB |
| instname_str |
Universidade de Brasília (UnB) |
| instacron_str |
UNB |
| institution |
UNB |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UnB |
| collection |
Repositório Institucional da UnB |
| bitstream.url.fl_str_mv |
http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34805/1/2018_Jos%c3%a9IsraelMonroyD%c3%adaz.pdf http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/34805/2/license.txt |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
95c6280cc62a3ce709a90b350d4dd2b0 bacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB) |
| repository.mail.fl_str_mv |
|
| _version_ |
1801864186381205504 |