Aplicação da peridinâmica e da teoria das distâncias críticas no estudo da fratura de materiais

• Autor(a) principal: Cunha, Andressa Rodrigues
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5626
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia mecânica; Teoria peridinâmica; Mecânica da fratura; Mechanical engineering; Fracture mechanics; Peridynamics

Quase inevitavelmente em qualquer estrutura ou componente mecânico ocorrerá a presença dos denominados concentradores de tensões, principalmente pelas mudanças geométricas. Nessas condições citadas, as equações clássicas dadas pela resistência dos materiais não serão mais representativas. A mecânica da fratura, embora considerada um marco na engenharia, possui como alvo o crescimento de trincas, tornando a teoria não aplicável na presença de outros tipos de concentradores. A teoria das distâncias críticas (TDC), possibilita o estudo de todos os tipos de concentradores de forma menos complexa, além disso, resultados mostram sua aplicação em vários tipos de materiais. Sua ampla utilização deve-se ao advento de métodos numéricos como o método dos elementos finitos (MEF), por exemplo, para determinação do campo de tensões em concentradores. No entanto, um outro conjunto de métodos, chamados de método dos elementos discretos, com a capacidade de simular a nucleação e propagação de trincas podem ser uma opção mais completa para o problema da falha de estruturas com concentradores e para a obtenção dos parâmetros necessários para aplicar a TDC. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a utilização da Peridinâmica em conjunto com a TDC para simular e prever a fratura de materiais na presença de concentradores. Primeiro, foi avaliada a sensibilidade ao entalhe dos materiais utilizados. Além disso, neste trabalho uma alternativa para o cálculo das tensões dentro do modelo PD foi explorada, também apresentando boa resposta quando comparado aos resultados analíticos e MEF. Simulando placas com diferentes tipos de concentradores, os parâmetros da TDC foram encontrados e a previsão da carga de ruptura de placas com furos de diferentes diâmetros foi obtida. Os resultados pela TDC não ultrapassaram 12% de diferença daqueles simulados. Foram propostas hipóteses de relação entre o comprimento característico e tamanhos de microestrutura presentes no material. Os resultados mostram que é possível utilizar a Peridinâmica para avaliar a fratura de materiais, uma vez que o modelo capturou de forma satisfatória a fratura observada experimentalmente, além disso, constatou-se a possibilidade de obter o campo de tensões elásticas e parâmetros da TDC sem a necessidade do uso do MEF.