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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/33100
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Title: Previsão de vida em fadiga em fios de alumínio liga contendo microfuros utilizando métodos numéricos
Authors: González Martínez, Jesús Mauricio
Orientador(es):: Silva, Cosme Roberto Moreira da
Coorientador(es):: Araújo, José Alexander
Assunto:: Ligas de alumínio
Fadiga
Cabos elétricos - fadiga
Teoria da distância crítica
Issue Date: 27-Nov-2018
Citation: GONZÁLEZ MARTÍNEZ, Jesús Mauricio. Previsão de vida em fadiga em fios de alumínio liga contendo microfuros utilizando métodos numéricos. 2018. xxi, 85 f., il. Tese (Doutorado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Abstract: Diversos trabalhos têm mostrado que a fadiga por fretting é a principal causa de falha mecânica em um cabo condutor de energia elétrica e que este fenômeno pode ser modelado como um problema de concentração de tensão. Neste sentido, este trabalho investiga a previsão de vida em fadiga de fios de alumínio liga 6201-T81, utilizados na fabricação de cabos condutores, com microfuros. Estes microfuros são concentradores de tensão que atuam como uma simplificação do problema de contato mecânico que ocorre nestes fios. Para a previsão de vida foi utilizada uma extensão da Teoria da Distância Crítica (TDC), onde o tamanho característico do material, LM, varia com o número de ciclos até a falha, Nf, estabelecendo uma relação LM (Nf). A calibração desta relação foi construída a partir de duas curvas S-N, uma para fios lisos (sem entalhe) e outra para fios com entalhe agudo. Para a validação e as análises dos resultados de previsão de vida nos fios foram avaliados dois tipos de microfuros: (i) furos passantes com diâmetros de 0,5 e de 0,7 mm e (ii) furos cegos com diâmetros e profundidades de 0,1x0,1mm, 0,35x0,3mm e 0,7x0,7mm, respectivamente. A exatidão das previsões de vida realizadas com os métodos do ponto (MP), da linha (ML) e do volume (MV) foram avaliadas considerando os dados previstos dentro de uma banda de dispersão de fator 3. Neste contexto, os furos passantes tiveram uma média de 90% dos dados e os furos cegos 0,35 e 0,7 uma média de 95%. Estes resultados indicam que estes tipos de furos mostraram uma excelente adesão às três metodologias utilizadas com poucas variações entre elas. Já o furo cego 0,1 apresentou resultados diferentes nas previsões de vida entre os métodos da TDC utilizados, sendo o ML o melhor deles com o 90% dos dados previstos. Esta diferença é atribuida ao efeito do tamanho, geométrico e estatístico. Em geral, o ML mostrou ser o melhor método para a previsão de vida à fadiga em fios com microfuros de qualquer tipo, mesmo quando existem gradientes de tensão severos. Isto indica que pode ser o método mais indicado em problemas de fadiga por fretting em fios e consequentemente, um passo intermediário para a construção de novos modelos de avaliação de dano em cabos condutores, utilizando métodos numéricos.
Abstract: Several works have shown that fretting fatigue is the main cause of mechanical failure in a conductor cable and this phenomenon can be modeled as a notch problem. In this sense, this work investigates the fatigue life prediction of 6201-T81 aluminum alloy wires containing microholes. These microholes are stress concentrators that act as a simplified model of the mechanical contact problem that occur in these wires, This fatigue life prediction uses an extension of the Theory of Critical Distance (TCD), where the material characteristic length, LM, changes as the number of cycles to failure, Nf, to define the LM (Nf) relationship. This relationship was calibrated using two S-N curves obtained under uniaxial load tests with stress ratio R = −1, one for the plain wire and other for the notched wire. Therefore, to validate the fatigue life prediction method S-N curves containing two types of holes were carried out: (i) through holes with diameters of 0.5 and 0.7 mm and (ii) blind holes with diameters and depths of 0.1x0.1mm, 0.35x0.3 and 0.7x0.7mm, respectively. The accuracy of the life predictions performed with the point (PM), line (LM) and volume (VM) methods were evaluated considering the predicted data within a factor 3 dispersion band. In this context, through holes an average of 90% of data and blind holes 0.35 and 0.7 a mean of 95%. These results indicate that these types of holes showed excellent adherence to the three methodologies used with few variations between them. The blind hole 0.1 presented different results in the life predictions among the TDC methods used, with LM being the best of them with 90% of predicted data. This difference is attributed to the size effect, geometric and statistical. In general, LM has been shown to be the best method for predicting fatigue life in wires with microholes of any kind, even when there are high stress gradients. This result indicates that LM can be used to assessment the fretting fatigue damage in wires and, consequently, an intermediate step for new damage models to the fatigue life prediction in conductors can be improved with numerical methods.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Fundação de Empreendimentos Científicos e Tecnológicos (FINATEC); Transmissora Aliança de Energia Elétrica S.A. (TAESA) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Appears in Collections:ENM - Doutorado em Ciências Mecânicas (Teses)

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