Materiais e Processos
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Dissertação Desenvolvimento numérico-experimental de corpos de prova aplicáveis a ensaios de tração, compressão e torção de polímeros(2015) Caruso, J. G.Ensaios de tração, compressão e torção representam a base para a caracterização de propriedades mecânicas, seleção e desenvolvimento de materiais. Adicionalmente, fornecem as condições de contorno para o desenvolvimento de projetos de engenharia eficientes e seguros. As metodologias de ensaio são padronizadas (por exemplo pela ASTM - American Society for Testing and Materials-, ISO - International Organization for Standardization -, entre outras entidades) e buscam garantir precisão e repetibilidade entre equipamentos e laboratórios. Normas para variados ensaios em metais são amplamente disseminadas e aceitas, mas no caso de polímeros são centralmente aceitos os ensaios de tração e flexão – os quais, por sua vez, utilizam corpos de prova diferentes e não permitem a caracterização de propriedades ao cisalhamento e à compressão por exemplo. Assim, torna-se de grande relevância a obtenção de um corpo de prova único que, eliminando efeitos geométricos, de volume, de campos de tensão e de processabilidade, permita a realização dos principais ensaios mecânicos. Baseado neste conceito, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento numérico e a validação experimental de uma família de corpos de prova que possam ser aplicados em ensaios de tração, compressão, torção e em benefício de ensaios como relaxamento e fluência de polímeros com precisão e reprodutibilidade minimizando distorções dos campos de tensões, efeitos de atrito e de flambagem. Para o estudo, simulações e validações experimentais foram considerados materiais limites em termos de uso e extremos na resistência e módulo de elasticidade dentre os principais empregados na indústria: o PEAD (polietileno de alta densidade) e o POM (poli (óxido de metileno)). Os resultados obtidos demonstram que considerações analíticas complementadas por modelos refinados não lineares de elementos finitos permitem o desenvolvimento de geometrias unificadas aplicáveis a múltiplos ensaios em materiais de variadas rigidez e resistência, considerando as especificidades de cada material e modelo. Os ensaios experimentais validaram as propostas e direcionaram as considerações que devem ser realizadas quando simulados os materiais poliméricos e tipos de geometrias na realização de múltiplos ensaiosDissertação Influência da profundidade de trinca e restrição à plasticidade da avaliação experimental de tenacidade à fratura (J E CTOD) de aço ASTM A516 grau 70(2013) Dantas, S. S.A ocorrência de falhas catastróficas envolvendo a fratura de materiais é um problema de crescente relevância na sociedade já que a tecnologia mecânica atual é mais complexa se comparada às décadas anteriores e são exigidos níveis bastante elevados de eficiência operacional, o que iniviabiliza abordagens conservadoras em termos de coeficientes de segurança. Neste sentido, a adequada avaliação experimental da resistência à fratura de materiais é de suma importância para suportar atividades de avaliação de integridade estrutural com precisão e segurança. Estes levantamentos experimentais são realizados com base em corpos de prova de dimensões reduzidas baseados em recomendações de normas internacionais, como os compactos em tração C(T) e de flexão em 3 pontos SE(B). Estas normas exigem corpos de prova com trincas profundas que garantem grande severidade do defeito e conservadorismo das propriedades obtidas. Entretanto, estruturas reais apresentam usualmente trincas rasas e acabam muitas vezes sendo prematuramente retiradas de serviço pelo conservadorismo das propriedades de tenacidade à fratura disponíveis dos ensaios. Dependendo da geometria da estrutura em análise, o uso de corpos de prova de trinca rasa se justifica pela menor restrição à plasticidade e mais adequada descrição da condição real de aplicação. No entanto, sob tais condições as propriedades de fratura podem se tornar dependentes da geometria da peça a avaliar. Este trabalho investiga, neste contexto, quão expressivo é o efeito da profundidade de trinca de espécimes SE(B) na tenacidade à fratura avaliada experimentalmente para um aço ASTM A516 Grau 70 por meio dos parâmetros integral J e CTOD. Endereça ainda os níveis de restrição plástica e a validade da mecânica da fratura monoparamétrica sob tais condições. Os resultados revelaram que amostras contendo trincas rasas apresentam menor restrição à plasticidade fazendo com que a validade da mecânica da fratura elasto-plástica seja facilmente violada. Do ponto de vista de propriedades mecânicas, um aumento de 8 % na tenacidade à fratura utilizando espécimes SE(B) com trinca rasa (a/W = 0,2) foi evidenciado em relação a trinca profunda (a/W = 0,5).