Title

ANÁLISE DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS EM ESTRUTURAS SUJEITAS A CARREGAMENTOS CÍCLICOS BASEADA NA MECÂNICA DA FRATURA E EM MÉTODOS NUMÉRICOS1

ANALYSIS OF CRACK PROPAGATION IN STRUCTURES SUBJECTED TO CYCLIC LOADINGS BASED ON THE FRACTURE MECHANICS AND NUMERICAL METHODS

Authorship

Borges, Marcelo Lopes Martins; Ribeiro, Gabriel de Oliveira

Borges, Marcelo Lopes Martins

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Ribeiro, Gabriel de Oliveira

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DOI

10.5151/2594-5327-17802

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Abstract

Apresenta-se uma metodologia que consiste na aplicação dos fundamentos da Mecânica da Fratura, com o auxílio de métodos numéricos, para a análise de propagação de trincas em componentes mecânicos sujeitos à fadiga, visando subsidiar os planos de inspeção e manutenção de equipamentos sujeitos a carregamentos cíclicos. Esta metodologia consiste de duas etapas, sendo que a primeira corresponde à análise global linear elástica da estrutura sem a presença de trincas por meio do Método dos Elementos de Finitos, através do programa ANSYS, ou o Método de Elementos de Contorno, através do programa FRANC3D, quando é feita uma análise das partes críticas em termos de solicitação. A segunda etapa consiste da análise tridimensional detalhada das partes críticas com presença de trincas por meio do FRANC3D, ou o método proposto por Murakami e Endo, para cálculo dos fatores de intensidade de tensão durante a propagação da trinca. Apresentam-se aplicações de problemas típicos da Mecânica da Fratura, visando à validação da metodologia proposta. A metodologia apresentada mostrou-se viável para a estimativa da propagação de trinca em elementos estruturais.

A methodology is presented, consisting of application of Fracture Mechanics fundaments, aided by numeric methods, for analysis of crack propagation on mechanical components subject to fatigue, aiming at supporting inspection and maintenance plans of equipment subjected to cyclic loadings. This methodology consists of two stages. The first stage, corresponding to global linear elastic analysis of the structure, without the presence of cracks, by means of Finite Element Method and using ANSYS programme or Boundary Element Method, through programme FRANC3D, when the analysis of the critical parts is carried out in terms of request. The second stage consists of a detailed tri-dimensional analysis of the critical parts with the presence of cracks, by means of FRANC3D, or method proposes by Murakami and Endo, for calculation of stress strength factors during crack propagation. Applications to typical Fracture Mechanics problems are presented, with the goal of validating the methodology as proposed. The methodology presented has proven viable for estimating crack propagation on structural elements.

Keywords

Mecânica da fratura; Fadiga; Propagação de trincas.

Fracture mechanics; Fatigue; Crack propagation.