Avaliação de métodos multiaxiais e clássicos na previsão de vida à fadiga : estudos em ligas AISI/SAE 4130 e Al 2024-T3

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo realizar a comparac¸ao da previs ˜ ao de vida ˜ a fadiga sob efeito da ` tensao m ˜ edia das ligas de ac¸o SAE 4130 e do alum ´ ´ınio Al 2024-T3, utilizando modelos multiaxiais e classicos, abordando modelos de planos cr ´ ´ıticos. Para isso foram implementadas as rotinas do metodo com ´ aux´ılio do software MATLAB de forma direta, para o processo de determinac¸ao do plano cr ˜ ´ıtico, incluindo o carregamento com e fora de fase, varredura de como as tensoes normal e cisalhante variam no plano, ˜ definic¸ao e armazenamento da evoluc¸ ˜ ao m ˜ axima das tens ´ oes em cada plano de corte e c ˜ alculo das previs ´ oes ˜ de vida. O metodo consiste em prever a vida em fadiga e a orientac¸ ´ ao dos planos de falhas atrav ˜ es da m ´ axima ´ amplitude tensao normal e cisalhante. A fim de avaliar o m ˜ etodo foram estimados os planos cr ´ ´ıticos dos modelos multiaxiais, subsequente a calibrac¸ao das constantes das Curvas de W ˜ ohler Modificadas, e as ¨ calibrac¸oes dos modelos tradicionais de Walker e Kwofie. Foram realizadas as previs ˜ oes de vida da liga de ˜ ac¸o SAE 4130 e a liga de Al 2024-T3 considerando os testes experimentais dispon´ıveis na literatura para diferentes razoes de carregamento sob efeito de tens ˜ ao de trac¸ ˜ ao com diferentes raz ˜ oes de tens ˜ ao. ˜ A validac¸ao dos modelos de previs ˜ ao de vida, considerando modelos multiaxiais e uniaxiais, foi realizada ˜ atraves da comparac¸ ´ ao anal ˜ ´ıtica entre as vidas estimadas com as vidas experimentais. Os resultados foram avaliados por meio da performace do ´ındice de erro e banda de confianc¸a de ± 3 vidas, permitindo uma analise da proximidade entre as vidas previstas e as vidas experimentais. ´ Analisando os resultados obtidos das previsoes de vida baseando-se nos resultados apresentados, n ˜ ao parece ˜ haver um modelo unico de previs ´ ao de vida ˜ a fadiga que seja supremo tanto para o ac¸o SAE 4130 quanto ` para a liga de alum´ınio Al 2024-T3. Entretanto, observa-se que os modelos de Walker e de Kwofie se destacam como boas opc¸oes, oferecendo previs ˜ oes razoavelmente satisfat ˜ orias para ambos os materiais.