Residual stress impact on fatigue performance of aluminum internal combustion engine cylinders

• Autor(a) principal: Soares, Lucas Breda
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/267610
• topic: Tensão residual; Fadiga (Engenharia); Ligas de alumínio; Tratamento térmico; Residual stress; Fatigue; Thermal treatment; Aluminum; Engine

A avaliação de falhas por fadiga em componentes manufaturados em ligas de alumínio submetidos ao tratamento térmico T6 é uma tarefa complexa, pois tensões residuais impostas por este tratamento podem ter grande influência sobre a durabilidade do componente. O presente trabalho tem como objetivo propor uma metodologia capaz de prever as tensões residuais impostas no tratamento térmico T6 realizado em cilindros de motores de combustão interna e o impacto destas tensões na vida em fadiga do componente. Para isto, foi proposta uma metodologia em duas etapas, onde primeiramente foi resolvido um problema térmico para obtenção da distribuição de temperatura, utilizada posteriormente como condição de contorno de um problema termomecânico. A primeira etapa da solu- ção do problema térmico é a solução de um problema inverso de transferência de calor para encontrar parâmetros térmicos que representem o histórico de temperatura medido experimentalmente durante o tratamento térmico. Na segunda etapa, com os parâmetros térmicos calibrados, e a distribuição de temperatura, um problema térmomecânico inelástico é resolvido para calcular as tensões residuais provenientes dos carregamentos térmicos calculados, considerando o efeito de viscosidade que o material sofre nas temperaturas alcançadas durante o tratamento térmico. Por fim, um teste de durabilidade em bancada foi simulado e os fatores de segurança para falhas em fadiga foram calculados, com e sem a influência das tensões residuais, o que mostrou que a precisão da predição do modelo de fadiga foi melhorada significativamente quando utilizada a metodologia proposta. Tal conclusão é corroborada por análises de sensibilidade executadas para avaliar desvios nas respostas frente as possíveis escolhas no desenvolvimento dos modelos.