Modelagem de fenômenos de fadiga em materiais quase frágeis heterogêneos utilizando uma versão do método de elementos discretos formados por barras

• Autor(a) principal: Soares, Fernando Souza
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/194333
• topic: Fadiga (Engenharia); Materiais quase-frágeis; Método dos elementos discretos; Mecânica dos sólidos; Fatigue; Quasi brittle materials; Discrete elements method

Em diversos segmentos da indústria, critérios de fadiga foram incorporados às metodologias de projeto mecânico em nome da confiabilidade e eficiência estrutural. É sabido que o problema de fadiga em metais é crítico para o projeto de componentes deste material, já que a maioria dos colapsos em engenharia está associada a patologias envolvendo este fenômeno. Isto faz com que haja grande quantidade de estudos, técnicas e informações dedicadas a este tipo de material. No entanto, no caso de materiais quase frágeis como concreto, rochas cerâmicas e alguns tipos de materiais compostos, os efeitos produzidos pela fadiga mecânica nesta classe de materiais são menos conhecidos e aparentemente também menos críticos. Neste contexto, no presente trabalho utiliza-se uma versão do Método de Elementos Discretos (DEM) formado por barras para simular diversos fenômenos de fadiga em materiais quase frágeis heterogêneos. Nos estudos apresentados envolvendo a propagação subcrítica de fissuras devido à fadiga, a aplicação desta versão da ferramenta numérica é pioneira. Duas novas leis constitutivas foram desenvolvidas, e se propõe uma metodologia simples de análise da anisotropia do dano, baseada nas propriedades geométricas do modelo. Os estudos realizados compreendem: a propagação subcrítica de uma trinca pré nucleada empregando diferentes leis constitutivas, onde se verifica o comportamento previsto pela Lei de Paris; a vida em fadiga e o dano em material heterogêneo, verificando concordância entre características produzidas pelo caráter estatístico do modelo e características fundamentais que a bibliografia descreve para este tipo de material; o emprego da técnica de Emissão Acústica para a caracterização do modo de falha do modelo, obtendo resultados compatíveis ao estado de tensões aplicado; o efeito de sobrecargas no carregamento cíclico sobre a propagação subcrítica de uma trinca, onde se verifica interações entre a dissipação energética e retardos na velocidade de propagação; e as características do dano e vida em fadiga mediante carregamentos multiaxiais proporcionais e não proporcionais, onde se analisa a influência do tipo de carregamento na relação entre dissipação energética e vida em fadiga.