Title

CRITÉRIOS DE ESCOAMENTO DEPENDENTES DA TENSÃO HIDROSTÁTICA APLICADOS AO APRIMORAMENTO DO PROJETO E AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE AO ESCOAMENTO DE POLÍMEROS DE ENGENHARIA

PRESSURE DEPENDENT YIELD CRITERIA APPLIED FOR IMPROVING DESIGN PRACTICES AND INTEGRITY ASSESSMENTS AGAINST YIELDING OF ENGINEERING POLYMERS

Authorship

Donato, Gustavo Henrique Bolognesi; Bianchi, Marcos

Donato, Gustavo Henrique Bolognesi

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Bianchi, Marcos

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DOI

10.5151/2594-5327-17919

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Abstract

Critérios convencionais como de Tresca e von Mises admitem que o escoamento é independente do nível de tensão hidrostática e, portanto, idealizam os materiais como balanceados (mesmas propriedades em tração e compressão). Embora razoável para metais dúcteis, esta hipótese pode ser imprecisa para polímeros, os quais comumente apresentam maior resistência mecânica em compressão. A fim de aprimorar atividades de projeto tirando proveito do desbalanceamento, este trabalho apresenta duas atividades-chave: i) quatro polímeros selecionados foram ensaiados em tração e compressão para identificar a ocorrência e os níveis de desbalanceamento; ii) na sequência, os resultados foram incorporados em práticas adaptadas de projeto utilizando critérios de escoamento modificados. Os resultados apontam potencial de redução de massa de até 40% mesmo com alterações geométricas simples, mantidos os níveis de segurança e rigidez originais.

Conventional yield criteria for ductile materials, such as Tresca and von Mises, predict that yielding is independent on the hydrostatic stress state (pressure), which means that tensile and compressive stress-strain behaviors are considered equal and are equally treated. This approach is reasonable for ductile metallic materials but sometimes inaccurate for polymers, which commonly present larger compressive yield strength, therefore being characterized as uneven. As a step in the direction of improving design practices taking advantage of unevenness, this work presents two key-activities: i) four selected polymers were tested under tension and compression to identify unevenness and assess its levels; ii) in the sequence, results were incorporated in adapted design practices using modified yield criteria. Results show that mass reductions up to 40% could be reached even with simple geometric changes, while keeping original safety and stiffness levels.

Keywords

Polímeros desbalanceados; Critérios de escoamento dependentes da tensão hidrostática; Ensaios experimentais; Aprimoramento estrutural.

Uneven polymers; Pressure dependent yield criteria; Experimental testing; Structural improvement.