Dissertação

{pt_PT=Estudo numérico da propagação de fendas de fadiga num aço de alta resistência} {} EVALUATED

{pt=No presente trabalho é avaliada a resistência à fadiga de 3 configurações de um provete tipo Compact Tension Specimen de um aço de alta resistência, sendo que dois deles apresentam geometrias soldadas (longitudinal e transversal), permitindo avaliar os efeitos da geometria na propagação da fenda de fadiga. Para avaliar esses efeitos, é realizado um estudo numérico usando o programa comercial de elementos finitos Abaqus® para cada provete. Primeiramente é calculado o fator de intensidade de tensões, K, com uma análise estática usando o método dos elementos finitos estendidos (XFEM) com a respetiva comparação com os valores teóricos, onde se obteve uma diferença de 7%, para o provete não soldado. As geometrias com soldadura, apresentam um valor de K inferior na ordem dos 1 a 2% para a soldadura longitudinal. De 5 a 9% na soldadura transversal quando a fenda intersecta o cordão de soldadura. Sendo as geometrias baseadas em provetes experimentais. O estudo numérico da propagação da fenda de fadiga, é feito no Abaqus® usando o XFEM para uma análise cíclica, onde a fenda se propaga segundo a Lei de Paris, apresentando um erro médio de 2% comparativamente com os valores teóricos do provete não soldado. Nas geometrias com a soldadura verifica-se um aumento da resistência à fadiga no provete em que a fenda intersecta o cordão de soldadura, diminuindo assim o valor de K pois o material da soldadura é considerado o mesmo do material base, não sendo considerada também a zona afetada pelo calor. , en=In the present work the fatigue strength in 3 different configurations of specimens (Compact Tension) of a high strength steel is evaluated, two of them having welding configurations (longitudinal and transversal weld), in order to determine the geometry effects on the fatigue crack growth. To evaluate those effects a numerical study in the finite element commercial software Abaqus® is performed for each specimen. Firstly, the stress intensity factor, K is calculated in a static analysis using the extend finite element method (XFEM) comparing the values with the theoretical ones, in which is obtained an average difference of 7%, for the non-welded specimen. The welding geometries, have a slightly lower K value, with a range from 1 to 2% in the longitudinal welded specimen. From 5 to 9% in the transversal welded specimen, where the crack intersects the weld. The numerical study of fatigue propagation crack, is made in Abaqus® using the XFEM for a cyclic analysis, where the crack propagates according with the Paris’ Law, with an average error of 2% comparative with the theoretical values from the non-welded specimen. In the welded specimens an increase in the fatigue strength in the specimen where the crack intersects the weld is verified, lowering the value of K, because the weld material is the same as the weld and also the heat affected zone is not considered. Actually, the heat affected zone increases the value of K. }
{pt=Mecânica da Fratura, propagação de fendas de fadiga, fator de intensidade de tensões, XFEM, Abaqus®, en=Fracture Mechanics, fatigue propagation cracks, stress intensity fator, XFEM, Abaqus®}

Dezembro 19, 2017, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Ricardo Miguel Gomes Simões Baptista

Escola Superior Tecnologia Setubal - IPS

Coordenador Adjunto

ORIENTADOR

Virgínia Isabel Monteiro Nabais Infante

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar