Title

ESTIMATIVAS NUMÉRICAS DO TRABALHO PLÁSTICO ATÉ A INICIAÇÃO DA FRATURA POR RASGAMENTO

NUMERICAL PLASTIC WORK ESTIMATES UNTIL CRACK TEARING

Authorship

Marques, Luiz Fernando Nazaré; Cota, Eduardo Enes; Castro, Jaime Tupiassú Pinho de; Martha, Luiz Fernando; Meggiolaro, Marco Antonio

Marques, Luiz Fernando Nazaré

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Cota, Eduardo Enes

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Castro, Jaime Tupiassú Pinho de

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Martha, Luiz Fernando

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Meggiolaro, Marco Antonio

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DOI

10.5151/1516-392X-31637

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Abstract

Zonas plásticas (zp) 3D em torno de frentes de trincas são estimadas por cálculos elastoplásticos (EP) de elementos finitos (EF) em componentes trincados com várias restrições transversais. Inicialmente, a técnica de submodelagem por EF é validada através de resultados da literatura. Além disso, para melhorar o cálculo de volume da zp, a menor unidade de volume considerada é 1/8 do volume do elemento. Em seguida, são realizados experimentos para medir as curvas J-R utilizando corpos de prova SEB em aço API 5L X80, seguindo a norma ASTM E1820. Finalmente, os resultados numéricos são validados através de comparações diretas com resultados experimentais para valores de trabalho plástico e de deslocamentos medidos na superfície do corpo de prova, usando técnicas de correlação de imagem digital 3D. As comparações entre os resultados numéricos e experimentais indicam boas correlações.

3D plastic zones (pz) around crack fronts are estimated by elastoplastic (EP) finite element (FE) calculations for cracked components with different transversal constraints. First, the sub-modeling FE technique is validated through results taken from the literature. In addition, to improve the calculation of pz volumes, the smallest unit of volume is chosen as 1/8 of the volume element. Experiments are performed to measure J-R curves using SEB specimens made of API 5L X80 steel, following ASTM E1820 standard procedures. Finally, the numerical results are validated through direct comparison with experimental results for the plastic work values, and for displacements measured on the surface of the specimen using 3D digital image correlation techniques. Comparisons between numerical and experimental results indicate good correlations.

Keywords

Elementos finitos 3D; Mecânica da fratura elastoplástica (MFEP); Estimativas de zonas plásticas; Cálculos/Medições de trabalho plástico; Ensaio de resistência à fratura.

3D finite elements; Elastoplastic Fracture Mechanics (EPFM); Plastic zone estimates; Plastic work calculations/measurements; Fracture resistance tests.