Dissertação

{pt_PT=Fatigue assessment of welded joints using the sub-modelling technique} {} EVALUATED

{pt=O fenómeno da fadiga provou ser uma das principais causas de falha em componentes mecânicos e estruturais. O projeto à fadiga é uma área essencial na engenharia atualmente que necessita de constante inovação para permitir que sejam desenvolvidos projetos ambiciosos, assegurando que as margens de segurança são cumpridas. No presente trabalho, os resultados numéricos são combinados com uma norma baseada em resultados experimentais e com técnicas de extrapolação analíticas. Estes métodos consistem na linearização de tensões de membrana e flexão ou na diferença entre os valores de tensão principal máxima e mínima. Numa primeira fase, os 7 carregamentos disponíveis são comparados para identificar o mais exigente para os componentes e foi de seguida usado para comparar a amplitude de tensões resultante na soldadura nas 3 geometrias. A análise foi repetida para cada ponto crítico da soldadura e os resultados foram processados de acordo com a norma EN 13445-3, proposta pelo ITER. A margem de segurança do projeto é obtida analiticamente pela relação entre o número de ciclos de fadiga exigido aos componentes, NE, e o número máximo de ciclos de fadiga permitidos. Os resultados obtidos com a terceira geometria respeitam os critérios de segurança do projeto e a norma aplicada. Na terceira geometria, as uniões soldadas foram colocadas mais afastadas umas das outras e em áreas que apresentam valores mais baixos de tensão. A amplitude de tensão registada diminuiu 25% numa das zonas da soldadura e 40% noutra, cumprindo o coeficiente de segurança, n = 20, exigido. , en=The fatigue phenomenon has proven to be one of the main causes of failure in mechanical and structural components. Fatigue design is nowadays an essential field in engineering, that needs constant innovation to allow for ambitious projects to be carried out ensuring that the safety margins are met. In the present work, the numerical results are combined with a standard based on experimental results and with analytical extrapolation techniques. The extrapolation methods consist in the linearization of bending and membrane stresses or the range between the maximum and minimum principal stress values. In a first step, the most demanding load was identified from among the 7 available and was then used to make the comparison of the geometries in terms of stress range on the weld details. The analysis was repeated for each critical point of the weld and the results were post-processed, according to the standard proposed by ITER (EN-13445-3). A ratio between the number of cycles, NE assigned to the components and the maximum allowed stress cycles, Nmax, is translated in the project safety margin. The results obtained for the third geometry agree with the project safety criteria and applicable standard. In the third geometry, the welded connections were placed further away from each other and in less demanded areas in terms of stress. The stress range decreased about 25% in one of the weld details and 40% in the other, complying with the safety coefficient, n = 20, required. }
{pt=Análise de fadiga, gama de tensões, tensão hot-spot, soldadura, Ansys, en=Fatigue assessment, stress range, hot-spot stress, weld, Ansys}

Novembro 7, 2018, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

Catarina Isabel Silva Vidal

Universidade Nova de Lisboa – FCT

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Virgínia Isabel Monteiro Nabais Infante

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar