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Title: Avaliação numérica dos efeitos de tunelamento e plasticidade na flexibilidade elástica no descarregamento de geometrias C(T), SE(B) e SE(T) solicitado por garras
Authors: Andrade, L. G. F.
Advisor: Donato, Gustavo H. B.
Issue Date: 2016
Abstract: Avanços em ciência dos materiais vêm expondo ao mundo novos produtos com alta resistência e alta capacidade de absorção de energia. Entender integralmente como estes materiais se comportam é crucial para a sua aplicação com o máximo de segurança e confiabilidade, especialmente em um cenário de crescente otimização das aplicações. Para tal, é imprescindível saber como estruturas respondem sob a presença de trincas, fazendo com que a utilização das teorias de mecânica da fratura seja mandatória. Sabendo disto, este trabalho investiga como os efeitos de tunelamento e plasticidade localizada à frente de trincas impactam nas soluções de flexibilidade elástica no descarregamento. As geometrias de corpos de prova investigadas foram SE (T) solicitado por garras, C(T) e SE(B). O principal objetivo é a previsão de maneira mais precisa do tamanho instantâneo de trincas nos corpos de prova ao longo do ensaio, o que por sua vez suporta a descrição de maneira mais realista de curvas de resistência (curvas R), crescimento de trinca por fadiga (da/dN − Ak) e outros ensaios que possam se beneficiar dessa técnica. No estudo do efeito do tunelamento, foi observado que dentro dos limites impostos pela ASTM E1820 (2013) para curvatura máxima da frente de trinca e consideração de trinca retilínea equivalente, o erro na flexibilidade elástica no descarregamento é pequeno, podendo ser desprezado. Para curvaturas que violam os limites impostos pela norma citada o erro é maior e considerável. Foi então elaborada uma proposta de trinca retilínea equivalente, pendente de validação experimental, com principal objetivo de garantir mesma flexibilidade elástica com o aumento da curvatura da trinca. Para a plasticidade, observou-se que para as geometrias de corpos de prova estudados existiu uma tendência de queda e posterior aumento da flexibilidade quando a zona plástica era maior e maiores cargas eram impostas nos corpos de prova. Possívelmente este comportamento é resultado da somatória de três efeitos, sendo estes rotação (queda de flexibilidade), arredondamento da ponta da trinca (queda de flexibilidade) e plasticidade (aumento de flexibilidade).
Advances in materials science are bringing to the world new products with both high strength and energy absorption. To fully understand how these materials behave is crucial for their application with maximum security and reliability, especially in a growing scenario of application optimization. To ensure that, it is important to know how structures behave in the presence of cracks and the use of fracture mechanics theories are mandatory. With that in mind, this study investigates how tunneling effects and localized plasticity in front of cracks impacts in elastic unloading compliance solutions. The specimen geometries addressed in this study are clamped ????(??), ??(??) and ????(??). The main objective is to increase the accuracy for predicting instantaneous crack size during laboratory tests, supporting more realistic description of resistance curves (R curves), fatigue crack growth curves (????/???? - ????) and other tests that may benefit from this technique. For the study of crack tunneling, it was observed that within the ASTM E1820 (2013) limits for equivalent straight crack and maximum crack curvature that the error generated in the compliance was minimun, therefore, could be negleted. For higher values that violate that limit, the error is much higher. With that in mind, a proposal of a new equivalent straight crack was developed (pending experimental validation), with the main objective to keep the compliance the same with increasing crack curvature. For plasticity, all the studied specimen geometries suffered of a compliance trend of decrease followed by a increase with the increase of the plastic zone size and higher loads imposed to the specimen. This behavior may be the result of three effects together, being rotation (decrease in compliance), crack blunting (decrease in compliance) and plasticity (increase in compliance).
Keywords: Teoria das estruturas
Materiais-Testes
Imposto sobre circulação de mercadorias e serviços
Flexibilidade - Materiais
Tunelamento
Publisher: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
DOI: https://doi.org/10.31414/EM.2016.D.128709
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/74
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