[en] MODIFICATIONS IN THE THEORY OF EQUIVALENT DEFECTS FOR FATIGUE LIFE ASSESSMENT IN ULTRALONG REGIME OF A HIGH STRENGTH STEEL

[pt] MODIFICAÇÕES NA TEORIA DOS DEFEITOS EQUIVALENTES PARA AVALIAR A VIDA-FADIGA EM REGIME ULTRALONGO DE UM AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA

[pt] THIAGO ABREU PEREIRA PEIXOTO

[pt] CURVA DE WOHLER

[pt] DEFEITO SUPERFICIAL

[pt] INCLUSOES METALURGICAS

[pt] TEORIA DE MURAKAMI

[pt] FADIGA DE ALTISSIMO CICLO

[pt] EIXO VIRABREQUIM

[pt] USINA TERMOELETRICA

[en] WOHLER CURVE

[en] SURFACE DEFECT

[en] METALLURGICAL INCLUSIONS

[en] MURAKAMI S THEORY

[en] VERY HIGH CYCLE FATIGUE

[en] CRANKSHAFT

[en] THERMOELECTRIC PLANT

[pt] O presente trabalho se baseia na teoria dos defeitos equivalentes, também conhecida como teoria de Murakami, que permite a predição da vida-fadiga de materiais estruturais adotando o parâmetro (raiz quadrada de area), responsável por uma equivalência quantitativa entre heterogeneidades microestruturais (inclusões metalúrgicas) existentes na região de análise do material e descontinuidades mecânicas (furos) usinados nos corpos de prova. Neste contexto, a tese propõe novas equações, a partir da teoria de Murakami, para prever falhas por fadiga em carregamentos ultralongos (fadiga de altíssimo ciclo, VHCF) do aço DIN42CrMo4, de larga aplicação na fabricação de eixos virabrequins para unidades geradoras de usinas termoelétricas. Corpos de prova do aço DIN42CrMo4 foram usinados com furos de diâmetros variando entre 0,18 mm e 0,70 mm e ensaiados num regime de fadiga de altíssimo ciclo, variando o valor da amplitude de tensão do ensaio, para assim determinar em quais condições o material falha e obter a curva experimental S-N do aço DIN42CrMo4 na presença de diferentes tamanhos de defeitos (furos). Os resultados experimentais permitiram o desenvolvimento de equações em função do parâmetro e curvas de Wohler do material, em conformidade com diferentes descontinuidades mecânicas nos corpos de prova e resistências à fadiga do material. Consequentemente, se estabeleceu uma metodologia que permite uma correlação entre inclusões metalúrgicas, tensão aplicada e vida superlonga em fadiga de eixos virabrequins em serviço em usinas termoelétricas.

[en] The present work is based on the theory of equivalent defects, also known as Murakami s theory, which allows the prediction of the fatigue life of structural materials by adopting the parameter (square root of area), responsible for a quantitative equivalence between microstructural heterogeneities (metallurgical inclusions) existing in the region analysis of the material and mechanical discontinuities (holes) machined in the specimens. In this context, the thesis proposes new equations, based on Murakami s theory, to predict fatigue failures in ultralong loads (very high cycle fatigue, VHCF) of DIN42CrMo4 steel, widely used in the manufacture of crankshafts for generating units of thermoelectric power plants. DIN42CrMo4 steel specimens were machined with holes with diameters varying between 018 mm and 0.70 mm and tested in a very high cycle fatigue regime, varying the value of the test stress amplitude, to determine under what conditions the material failure and obtain the experimental S-N curve of DIN42CrMo4 steel in the presence of different sizes of defects (holes). The experimental results allowed the development of equations as a function of the parameter and Wohler curves of the material, in accordance with different mechanical discontinuities in the test specimens and resistance to fatigue of the material. Consequently, a methodology was established that allows a correlation between metallurgical inclusions, applied stress and super-long fatigue life of crankshafts in service in thermoelectric power plants.

MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA

FATHI AREF IBRAHIM DARWISH

FATHI AREF IBRAHIM DARWISH

MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA

HERMAN JACOBUS CORNELIS VOORWALD

MARCELO ALEXANDRE TIRELLI

ABILIO MANUEL PINHO DE JESUS

2023-11-28

2023-05-18

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65199