Proposta alternativa para amplitude da tensão cisalhante e uso de algoritmos genéticos para determinação do plano crítico em fadiga multiaxial

Abstract

Esta tese apresenta uma nova alternativa para calcular a amplitude da tensão cisalhante em critérios de fadiga multiaxial baseados na abordagem de plano crítico. Essa nova medida foi aplicada aos critérios de Findley e de Susmel & Lazzarin e os resultados comparados com dados experimentais sob carregamentos combinados disponíveis na literatura para condições limite de fadiga. Os resultados obtidos pela nova medida denominada de Máximo Retângulo Circunscrito (MRC) foram também comparados com os resultados obtidos pelo Método do Mínimo Círculo Circunscrito (MCC), mostrando que o MRC é mais eficiente e mais preciso que o MCC. Uma nova definição para o plano crítico foi proposta, pois observou-se que a definição clássica não possui unicidade e não considera explicitamente a influência da tensão normal máxima na localização do plano crítico. Aplicou-se algoritmos genéticos, um método de otimização, para reduzir o custo computacional tornando viável o uso de critérios de fadiga multiaxial baseados em abordagens plano críticos no âmbito da engenharia. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The aim of this thesis is to propose a new alternative to compute the amplitude of the shear stress on critical plane based multiaxial fatigue approaches. This new measure was applied to Findley and Susmel & Lazzarin criteria and compared with 42 experimental data taken from the literature. The estimates provided by this measure, here on denominated the Maximum Circumscribed Rectangle (MCR) were also compared with results obtained by the celebrated Minimum Circumscribed Circle (MCC) method. Results showed that the MCR is more efficient and more accurate than the MCC to estimate multiaxial fatigue strength. A new definition of critical plane is presented as the classic one proved to be an ill posed problem and does not take in account the influence of the maximum normal stress on the critical plane localization. It was applied genetic algorithms, an optimization method, to reduce the computational cost associated with the material search process. The use of genetic algorithms turns feasible the use of multiaxial fatigue criteria based on critical plane approaches in the engineering framework, where real components are usually modeled by means of Finite Element Methods (FEM).