Título

CORPOS DE PROVA DE FADIGA COM CONCENTRAÇÃO DE TENSÃOREDUZIDA

IMPROVED FATIGUE TEST SPECIMENS WITH MINIMUMSTRESS CONCENTRATION EFFECTS

Autoria

Simões, Daniel de Albuquerque; Castro, Jaime Tupiassú Pinho de; Meggiolaro, Marco Antonio

DOI

10.5151/2594-5327-21187

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Resumo

A ASTM (The American Standard for Testing and Materials) padronizou inúmeros testes mecânicos, como por exemplo, o teste de fadiga de amplitude constante para materiais metálicos (E466–96), o teste de fadiga com deformação controlada (E 606–92) e o teste de fadiga de torção axial de corpos de prova tubulares (E 2207–02). Esses corpos de prova possuem entalhes que conectam à seção de teste a sua cabeça. A prática usual é especificar entalhes com os maiores raios possíveis, pois eles podem ser fabricados facilmente em máquinas tradicionais. Entretanto, entalhes com raios variáveis apropriados podem resultar em uma concentração de tensão muito menor do que aqueles de raio constante. O objetivo desse estudo é analisar a distribuição de tensão em corpos de prova típicos de tração, torção e flexão alternada, usando o método dos elementos finitos, quantificando a melhoria na concentração de tensão que pode ser obtida com a otimização do raio dos entalhes dos mesmos, sem modificar suas dimensões gerais.

 

The American Standard for Testing and Materials (ASTM) has standardized numerous mechanical tests such as the constant amplitude axial fatigue test of metallic materials (E 466–96), the strain-controlled fatigue testing (E 606–92) and the strain-controlled axial-torsional fatigue testing with thin-walled tubular specimens (E 2207–02). The specimens for such tests must have notches to connect their uniform test section to the larger heads required to grip them. The usual practice is to specify notches with as large as possible constant radius roots, since they can be easily fabricated in traditional machine tools. However, notches with properly specified variable radius may have much lower stress concentration factors than those obtainable by fixed notch root radii. The objective of this study is to analyze the stress distribution in these specimens using the finite element method and to quantify the stress concentration improvements achievable by optimizing variable radius notches for typical push-pull, rotary bending and alternate bending fatigue test specimens by redesigning the specimen geometry without changing their overall dimensions.

Palavras-chave

Concentração de tensão; Otimização; Método dos elementosfinitos.

Stress concentration factor; Shape optimization; Finite elementmethods.