[en] PREDICTION OF FATIGUE STRESS CONCENTRATION FACTOR KF USING THE STRESS GRADIENT METHOD APPLIED TO NOTCHES WITH LOCAL YIELDING

[pt] PREVISÃO DO FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO À FADIGA KF PELO MÉTODO DO GRADIENTE DE TENSÕES PARA ENTALHES COM PLASTICIDADE LOCALIZADA

[pt] MENGEN LIU

[pt] TRINCA CURTA

[pt] PLASTICIDADE LOCALIZADA

[pt] FATOR DE CONCENTRACAO DE TENSAO A FADIGA

[pt] FATOR DO GRADIENTE DE TENSOES

[pt] ENTALHES

[en] SHORT CRACK

[en] LOCAL PLASTICITY

[en] FATIGUE STRESS CONCENTRATION FACTOR

[en] STRESS GRADIENT FACTOR

[en] NOTCHES

[pt] O efeito real de entalhes na resistência à fadiga de componentes mecânicos é quantificado por fator de concentração de tensão à fadiga Kf . Este parâmetro é associado à tolerância às trincas curtas, que geralmente nascem de locais concentradores de tensões devido a elevado gradiente de tensões induzido. Quando um entalhe muito alongado escoar localmente na região próxima à sua raiz, o comportamento das trincas curtas nascidas dele deixa de ser linear elástico e precisa ser modelado considerando a plasticidade localizada. O Método do Gradiente de Tensões (SGM), baseado nos conceitos da Mecânica da Fratura e das trincas curtas, pode ser aplicado para prever o Kf . No caso de um entalhe afiado com escoamento localizado, a solução do método precisa ser modificada para levar em consideração o encruamento cíclico do material da região inelástica. A previsão do Kf a partir do SGM elastoplástico consiste em usar as propriedades do material e as dimensões características da peça e do entalhe para gerar uma distribuição do fator do gradiente de tensões (SGF) plástico no genSIF.exe, um programa de cálculo de fator de intensidade de tensões por elementos finitos e funções de peso. Em seguida, a partir da modelagem de trincas curtas desenvolvida por El Haddad-Topper-Smith, uma equação não linear é proposta para computar o Kf plástico por um método numérico iterativo que pode ser implementado e resolvido no MATLAB. Os resultados obtidos pelo SGM são comparados com dados experimentais de Kf .

[en] The actual effect of notches on fatigue strength of mechanical components is quantified by fatigue stress concentration factor Kf . This parameter is associated with the tolerance to short fatigue cracks departing from stress raisers with high stress gradient effects. At sharp notches, local yielding can occur around the notch roots, thus the short crack behavior should be modeled considering localized plastic strains. The Stress Gradient Method (SGM), based on Fracture Mechanics and short crack concepts, can be used to predict the Kf . For elongated notches that locally yielded, the SGM s solution should be modified to take into account the cyclic hardening of the material around notch roots. The prediction of Kf through SGM consists in using the material properties and the geometric characteristics of both the specimen and the notch to generate the distribution of plastic stress gradient factor (SGF), which is given by genSIF.exe, a software that calculates stress intensity factors by means of weight functions and the finite element method. Then, from the short fatigue crack concepts developed by El Haddad-Topper-Smith, a non-linear equation is proposed to compute the plastic Kf through an iterative approach which can be implemented and solved in MATLAB. The results predicted by SGM are compared with experimental Kf data.

JAIME TUPIASSU PINHO DE CASTRO

ANTONIO CARLOS DE OLIVEIRA MIRANDA

2021-07-09

[pt] TEXTO

application/pdf

PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53617@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53617@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.53617