Title

VERIFICAÇÃO DA FORCA MOTRIZ DA PROPAGAÇÃO DE TRINCAS POR FADIGA: ΔK OU ΔKef?

VERIFICATION OF THE DRIVING FORCE FOR FATIGUE CRACK GROWTH: ΔK OR ΔKeff?

Authorship

González, Julián Andrés Ortiz; Castro, Jaime Tupiassú Pinho de; Gonzáles, Giancarlo Luis Gómez

González, Julián Andrés Ortiz

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Castro, Jaime Tupiassú Pinho de

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Gonzáles, Giancarlo Luis Gómez

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DOI

10.5151/1516-392X-27693

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Abstract

Este estudo apresenta novos resultados que comprovam a confiabilidade e a repetibilidade das medições de cargas de abertura de trincas de fadiga obtidas em estudos anteriores [1,2], que foram usadas para questionar a hipótese proposta por Elber em 1970 de que a força motriz das trincas é a gama efetiva do fator de intensidade de tensões (ΔKef). Para isto, dois corpos de prova DC(T), um fino com 2 mm e o outro grosso com 30 mm de espessura, foram usados em ensaios de propagação de trincas por fadiga sob ΔK e Kmax quase constantes, para simular condições dominadas por tensão ou deformação plana. Medições redundantes de ΔKef foram feitas usando uma série de extensômetros colados ao longo do ligamento residual à frente da ponta da trinca, por outro extensômetro colado na face traseira do DC(T), e por um sistema independente de correlação digital de imagens (DIC), que mede o campo de deslocamentos na face do espécimem. As cargas de abertura medidas pelos três sistemas independentes foram similares, comprovando assim que suas variações significativas observadas durante o crescimento da trinca são metrologicamente confiáveis. Este resultado comprova que a propagação daquelas trincas por fadiga não foi controlada por ΔKef. As consequências desta conclusão são detalhadamente discutidas neste trabalho.

This study presents new results that confirm the reliability and repeatability of fatigue crack-opening load measurements obtained in previously studies [1,2], which were used to question the hypothesis proposed by Elber in 1970 which assumes that the actual fatigue crack driving force is the effective stress intensity factor (ΔKeff). Two DC(T) specimens with thicknesses 2 mm and 30 mm were used in fatigue crack growth tests under quasi-constant ΔK and Kmax to simulated plane stress and plane strain conditions. Redundant measurements of ΔKeff were performed by strain gages bonded along the crack growth path, by a strain gage bonded on the back face of the DC(T) specimen, and by a Digital Image Correlation (DIC) system that measures the displacement fields on the specimen surface. The crack opening loads measured by the three independent systems matched quite well, proving that their significant variations observed during the crack growth tests are metrologically reliable. This result demonstrated that the propagation of those fatigue cracks was not controlled by ΔKeff. The consequences of this conclusion are discussed in detail in this work.

Keywords

Propagação de trincas por fadiga, Carga de abertura de trinca

Fatigue crack growth, Crack opening loads, Crack driving forces