Título

GEOMETRIA E DISTRIBUIÇÃO DO ENTALHE NA INSTABILIDADE PLÁSTICA EM VASOS DE PRESSÃO CILINDRICO DE PAREDE FINA SUJEITO A PRESSÃO HIDROSTÁTICA INTERNA1

NOTCH GEOMETRY AND DISTRIBUTION FOR PLASTIC INSTABILITY IN TIN WALL CYLINDRICAL PRESSURE VESSELS UNDER INTERNAL HYDROSTATIC PRESSURE

Autoria

Filho, Antonio de Pádua Lima; Santos, Tathiane Viudes dos

DOI

10.5151/2594-5327-0269

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Resumo

Um parâmetro crítico para medir o desempenho de estruturas de vasos de pressão de parede fina cilíndrico sujeito ao carregamento estático ou dinâmico, é o tamanho e distribuição dos defeitos principalmente aqueles situados perpendicularmente a tensão circunferencial. Este artigo discute o efeito de diversos comprimentos de trincas únicas e múltiplas sobre a resistência mecânica de estruturas em casca cilíndrica (latas de alumínio 3004 de 66,5mm de diâmetro e espessura de 0,12mm aproximadamente) submetidas à pressão hidrostática interna até a falha catastrófica. Estas trincas foram posicionadas na superfície central dessas estruturas. As trincas únicas têm comprimento de 4, 8 e 12mm. As trincas múltiplas têm comprimento de 4mm eqüidistante de 3mm. Todas trincas têm profundidade de 0,05mm. Os resultados obtidos mostraram que os entalhes únicos diminuíram a resistência dos vasos de pressão e praticamente não alterou a partir do comprimento de 8mm. A resistência do vaso de pressão para entalhes múltiplos manteve-se constante e praticamente idêntica para o entalhe único de 4mm. Isto é um indicativo que a distância entre eles não foi suficiente para agrupar e formar um único entalhe. O valor médio da tenacidade a fratura obtida foi de 25 MPam1 2 para comprimentos da trinca de 8 e 12mm, e bem próximo para as ligas de alumínio tratadas termicamente para uso aeronáutico. O valor de KIC calculado para a trinca de 4mm foi muito elevado e assim a expressão do fator de intensidade de tensão pertinente não pode ser aplicada neste caso.

 

A critical parameter in measuring the performance of tin wall cylindrical pressure vessel structures under static and dynamic loading, is flaw size and distribution, particularly that located perpendicularly to the hoop stress. This paper shows the effect of single and multiple cracks on the mechanical strength of cylindrical shell structures (aluminium beverage can 3004 of approximately 66.5mm in diameter and 0.12mm in thickness) submitted to an internal hydrostatic pressure that is increased until catastrophic failure. These cracks were introduced on the external central surface of these structures. The single cracks were 4, 8 and 12mm in length. The multiple cracks were 4mm in length and spaced at an equidistance of 3mm. All cracks were 0.05mm in depth. The results showed that single cracks up to 8mm in length decreased the strength of the pressure vessel, with little further change for cracks longer than 8mm. The strength of the pressure vessel for multiple cracks remained constant and practically identical to a single crack of 4mm. This is an indication that the distance between them was wide enough to avoid a cluster and the consequent formation of a single crack. The average value for fracture toughness achieved ( K IC ) was 25 MPam1 2 for crack sizes of 8 and 12mm, and very close to that of heat-treated aluminium alloys for aeronautical use. The calculated KIC value for a crack of 4mm was too high to apply a pertinent stress intensity factor equation.

Palavras-chave

Vaso de pressão cilíndrico; Estrutura em casca; Pressão hidrostática interna; Tenacidade à fratura.

Cylindrical pressure vessel; Shell structure; Internal hydrostatic pressure; Fracture toughness.