Título

EXPERIMENTAL AND NUMERICAL EVALUATION OF THE INFLUENCE OF STRENGTH MISMATCH ON FATIGUE CRACK GROWTH BEHAVIOR INCLUDING CLOSURE EFFECTS

AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL E NUMÉRICA DA INFLUÊNCIA DA HETEROGENEIDADE MECÂNICA SOBRE O COMPORTAMENTO DE CRESCIMENTO DE TRINCA POR FADIGA INCLUINDO EFEITOS DE FECHAMENTO

Autoria

Burgos, Diego Felipe Sarzosa; Ruggieri, Claudio; Godefroid, Leonardo Barbosa; Donato, Gustavo H. B.

DOI

10.5151/2594-5327-17786

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Resumo

A integridade de componentes mecânicos, especialmente quando sofrem considerável dano sob fadiga durante sua vida operacional, pode ser fortemente influenciado pela presença de campos de tensões residuais e heterogeneidade mecânica. O fechamento prematuro dos flancos da trinca influencia a taxa de crescimento da trinca. Análises elasto-plásticas usando elementos finitos (EF) foram realizadas para investigar o comportamento detalhado do fechamento de trinca no centro do cordão de solda de corpos compacto (CT) com um nível de heterogeneidade mecânica (Mismatch) da junta soldada. Os resultados de EF mostram que o material homogêneo tem cargas de abertura maiores da que o material heterogêneo com condições overmatch 50%. Ensaios realizados nos corpos C (T) soldados para medir as taxas de crescimento de trinca por fadiga de um aço ASTM A516 Gr.70 fornecem os dados experimentais para suportar o comportamento obtido por EF. A vida à fadiga pode ser reduzida em mais de 100% para uma condição de overmatch 50% quando comparada com a condição evenmatch.

 

The integrity of mechanical components, particularly when they experience considerable fatigue damage during its operating life, can be strongly influenced by the presence of residual stress fields and mechanical heterogeneity. Premature closure of crack flanks greatly influences fatigue crack growth rate. Extensive elastic- plastic finite element analyses have been carried out to investigate detailed crack closure behavior in center cracked welded compact tension (CT) specimens with one level of weld strength mismatch. The finite element results show that homogeneous, soft material has higher crack opening loads than heterogeneous material with 50% overmatch conditions. Fracture testing conducted on C(T) specimens to measure fatigue crack growth rates for an ASTM A516 Gr. 70 steel weldment provide the experimental data to support such behavior. The fatigue life can be reduced by more than 100 % for a condition of 50% overmatch when compared with the evenmatch condition.

Palavras-chave

Heterogeneidade mecânica; Vida à fadiga; Fechamento de trinca.

Mismatch; Fatigue life; Crack closure.