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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/34379
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Title: Efeito da variação da razão de aspecto na propagação de trincas em furos elípticos
Authors: Evaristo, Adriano
Orientador(es):: Ferreira, Jorge Luiz de Almeida
Assunto:: Concentradores de tensão
Trincas (Engenharia)
Trincas (Engenharia) - propagação
Issue Date: 17-Apr-2019
Citation: EVARISTO, Adriano. Efeito da variação da razão de aspecto na propagação de trincas em furos elípticos. 2018. 120 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Abstract: Concentradores de tensão são quaisquer descontinuidades, mudanças de seção, entalhes, furos, etc., que causam a concentração de tensão, podendo ocasionar o aparecimento de falhas nos materiais, tais como trincas. Contudo, é quase impossível encontrar estruturas da engenharia sem algum tipo de concentrador de tensão. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo investigar o efeito da variação da razão de aspecto a/b, que é a razão entre os semieixos da elipse, sobre a trajetória realizada pela trinca ao se propagar a partir de furos elípticos, de modo a auxiliar no monitoramento de trincas nascidas em tais concentradores de tensão em componentes mecânicos e estruturais. Para tal fim, utilizou-se o caso de uma placa com uma trinca central submetida à tração CCT (Center Cracked Tension) modificada com dois furos simétricos em relação ao eixo y de forma a emular o modo misto de carregamento. Para o propósito do estudo aqui conduzido, ao CCT foi acrescido um furo elíptico central do qual duas trincas simétricas emanam. Antes, contudo, foi necessário fazer algumas verificações para que o modelo numérico de propagação da trinca, para o caso em estudo, pudesse ser validado. Primeiro, modelou-se o caso de uma placa submetida à tração com um furo elíptico central e duas trincas simétricas emanando do mesmo. Então, modelou-se o caso de uma placa com uma trinca central, caso este bem conhecido na literatura. Por último, modelou-se o caso de uma placa com uma trinca central submetida à tração CCT modificada com dois furos simétricos em relação ao eixo y. Em todos estes casos, a exemplo do caso em estudo nesta dissertação, os modelos foram submetidos à tração e realizou-se a extração dos fatores intensidade de tensão ( e ) em diversos pontos da trinca à medida que esta se propagava. Para tanto, rotinas para prever a trajetória da trinca para cada caso foram escritas na linguagem APDL (Ansys Parametric Design Language) do software de elementos finitos ANSYS, em que a inclinação incremental da trinca é calculada pelo critério MTS (Maximum Tensile Stress). Para a obtenção de e , usados na previsão da trajetória da trinca em modo misto de carregamento, foi utilizada a ferramenta CINT do software de elementos finitos ANSYS, a qual usa o método da Integral como base para os cálculos. Contudo, após as verificações e validações realizadas, concluiu-se que não houve efeito da variação da razão de aspecto (variou-se a razão de aspecto a/b de 3/ (1/6) a 3/12, fixando-se o semieixo maior da elipse a em 3 mm e variando-se apenas o semieixo menor b) na propagação da trinca em furos elípticos para o caso em estudo.
Abstract: Stress concentrators are any discontinuities, section changes, notches, holes, etc., that cause the stress concentration, which can cause the appearance of faults in the materials, such as cracks. However, it is almost impossible to find engineering structures without some sort of stress concentrator. In this way, the objective of this work is to investigate the effect of the variation of the aspect ratio a/b, which is the ratio between the ellipse axes, on the trajectory realized by the crack when propagating from elliptical holes, in order to assist in the monitoring of cracks born in such stress concentrators on mechanical and structural components. For this purpose, the case of a central cracked plate subjected to traction CCT (Center Cracked Tension) modified with two holes symmetrical with respect to the y-axis was used in order to emulate the mixed loading mode. For the purpose of the study conducted here, a central elliptical hole was added to the CCT from which two symmetrical cracks emanate. Before, however, it was necessary to make some verifications so that the numerical crack propagation model, for the case under study, could be validated. First, the case of a traction plate with a central elliptical hole and two symmetrical cracks emanating from it was modeled. Then, the case of a plate with a central crack was modeled, case well known in the literature. Finally, the case of a central cracked plate subjected to traction CCT modified with two holes symmetrical with respect to the y-axis was modeled. In all these cases, as in the case study in this dissertation, the models were subjected to traction and the stress intensity factors ( and ) were extracted at different points of the crack as it propagated. For that, routines to predict the crack trajectory for each case was written in the APDL (Ansys Parametric Design Language) language of the ANSYS finite element software, in which the incremental slope of the crack is calculated by MTS (Maximum Tensile Stress) criterion. To obtain and , used to predict the trajectory of the crack in mixed loading mode, the finite element software ANSYS’s tool CINT was used, which uses J-Integral method as the basis for calculations. However, after verifications and validations, it was concluded that there was no effect of the variation of the aspect ratio (the aspect ratio a/b was varied from 3/ (1/6) to 3/12, the greater semi-axis of the ellipse a was fixed in 3 mm and only the smaller semi-axis b was varied) in the propagation of the crack in elliptical holes for the case under study.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 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.
Appears in Collections:FGA - Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia

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