Mecânica da fratura e fadiga mecânica em corpos de prova compactos C(T) de liga de alumínio aeronáutico 7075-T651: uma contribuição baseada em análise por elementos finitos

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dc.contributor.advisorReis, Emerson dos
dc.contributor.authorLino, Carlos Eduardo
dc.contributor.refereeReis, Emerson dos
dc.contributor.refereeNakamoto, Francisco Yasmami
dc.contributor.refereeSantos , Demetrio Jackson dos
dc.date.accessioned2024-10-11T16:53:36Z
dc.date.available2024-10-11T16:53:36Z
dc.date.issued2019-02-28
dc.description.abstractA Análise por Elementos Finitos (FEA) se tornou uma ferramenta essencial na etapa de projeto de estruturas, sendo que já há disponível vários softwares livres inclusive com código fonte aberto, com é o caso do Code_Aster mantido pela Électricité de France (EDF). Neste trabalho, foram estudados corpos de prova compactos C(T) de liga de alumínio 7075-T651 sujeitos tanto à fratura quase estática quanto à fadiga mecânica. Partiu-se de dados experimentais disponíveis na literatura com vistas à validação dos modelos. Foram definidos domínios bidimensionais (2D) sob estado plano de tensões, além das hipóteses de material homogêneo e isotrópico com comportamento tanto linear-elástico quanto elastoplástico. Numa primeira etapa, tratando da fratura estática, foram calculados os fatores de intensidade K e a energia de deformação liberada G em corpos de prova de 25,4 mm de espessura. Numa segunda etapa, o fenômeno da fadiga mecânica foi modelado com base no chamado método de Whöler com correção de Gerber do efeito da tensão média, sem considerar os efeitos da frequência. Corpos de prova de 4,85 mm de espessura de diferentes dimensões do chanfro foram estudados com razão de carga de 0,1 a 0,75. Os resultados permitiram validar o modelo de fratura quase estática, com diferenças de menos de 1%. Já no caso do modelo de fadiga mecânica, as diferenças de 50% ou mais foram atribuídas ao método de Whöler, o qual parte da curva experimental do diagrama S-N obtida com corpos de prova sujeitos sem concentrador de tensão. Por isso, foi definido um fator de concentração de tensão a fadiga cujo valor ficou entre 1,11 e 1,27.
dc.description.abstract2The Finite Element Analysis (FEA) has been an essential tool for designing structures. Currently, there is a number of free software such as the Code_Aster developed and distributed by the Électricité de France (EDF). In this study, compact specimens C(T) of aeronautical 7075-T651 aluminum alloy were modelled for static fracture and mechanical fatigue studies, starting from experimental data available in the literature. The models were under plane stress state and, therefore, bi-dimensional (2D) domains, homogeneous and isotropic material, and on both: linear-elastic or elastoplastic behavior. For the static fracture study, the stress intensity factors and the energy release rates for 25.4 mm tick specimens were calculated. The mechanical fatigue model was under the Whöler method with the mean stress effect corrected by Gerber approach, disregarding the frequency effect. Then, the life, in number of cycles, of 4.85 mm thick specimens were calculated. The results allow validating the static fracture model, with differences of less than 1%. For the mechanical fatigue model however, differences up to 30% was attributed to Whöler method that is based on the S-N diagram, which is obtained experimentally with specimens that has any notch as a stress concentrator. Therefore, a fatigue stress concentration coefficient was defined, and its value was between 1.11 and 1.27.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.bibliographicCitationLINO, Carlos Eduardo. Mecânica da fratura e fadiga mecânica em corpos de prova compactos C(T) de liga de alumínio aeronáutico 7075-T651: uma contribuição baseada em análise por elementos finitos. 2019. 119 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, São Paulo, 2019.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifsp.edu.br/handle/123456789/1219
dc.identifier2.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9824-6719
dc.publisherInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP)
dc.publisher.campiSÃO PAULO
dc.publisher.programPrograma de Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subject.keywordsFadiga Mecânica
dc.subject.keywordsModelagem Numérica
dc.subject.keywordsAlumínio 7075-T651
dc.subject.keywordsCode_Aster
dc.titleMecânica da fratura e fadiga mecânica em corpos de prova compactos C(T) de liga de alumínio aeronáutico 7075-T651: uma contribuição baseada em análise por elementos finitos
dc.title.alternativeFracture mechanics and mechanical fatigue in compact C(T) specimens of 7075-T651 aeronautical aluminum alloy: a contribution based on finite element analysis
dc.typeTeses e Dissertações
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Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM