Título

PROJETO MECÂNICO DE ESTRUTURAS TRINCADAS UTILIZANDO CURVAS EFETIVAS DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS POR FADIGA

MECHANICAL DESIGN OF CRACKED STRUCTURES USING EFFECTIVE FATIGUE CRACK PROPAGATION CURVES

Autoria

Durán, Jorge Alberto Rodríguez

Durán, Jorge Alberto Rodríguez

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DOI

10.5151/2594-5327-0329

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Resumo

Neste trabalho se faz uma avaliação do uso do AKeff para projeto mecânico a fadiga utilizando as definições de Elber (AKeff = Kmáx – Kop) e de Donald (AKeff = Kmáx – 2/A Kop). Durán et al. mediram cargas de abertura em diferentes tamanhos de trinca em ensaios de propagação sob AKap crescente e decrescente em espécimes de aço SAE-4340. Alguns pontos experimentais do referido trabalho (principalmente da fase I e sob AKap crescente), são utilizados agora como referência para avaliar o uso do AKeff em projeto. Dispõe-se então das curvas da/dNxAKap e da/dNxAKeff, esta última por Elber e Donald. Para avaliar o uso das curvas aplicada e efetiva no projeto simula-se um problema no qual se conhecem o AKap e o AKeff solicitantes e se deseja determinar a curva de tamanho de trinca (a) versus o número de ciclos (N) a partir das curvas aplicada e efetiva de propagação do material. É possível também comparar as curvas axN experimentais e as obtidas integrando as curvas de propagação. Os resultados confirmam que o projeto baseado no AKeff é menos conservativo em AK’s baixos. A situação se inverte quando o AKap cresce pois a relação AKeff/AKap aumenta, diminuindo o fechamento das trincas, o que provoca previsões não conservativas quando se utiliza a curva efetiva de propagação em AK’s altos. Em qualquer caso, e também como esperado já que retorna um AKeff menor, a correção 2/A de Donald fornece resultados mais conservativos quando comparados com as previsões baseadas no AKeff de Elber.

This work shows an evaluation on the use AKeff for mechanical design, using Elber’s (AKeff = Kmáx – Kop) and Donald ́s (AKeff = Kmáx – 2/A Kop) definitions. Durán et. al. measured opening loads in different crack sizes during fatigue crack propagation (FCP) tests under AKap increasing and decreasing in SAE-4340 steel specimens. Some experimental points of that paper (mainly from phase I and under AKap increasing) are now used as reference to test the use of AKeff in design. Curves da/dN x AKap and da/dN x AKeff, the last one obtained by Elber and Donald, are then available. To evaluate the use of the applied and effective curves in design, a problem where the AKap and AKeff solicitants are known and it is necessary to find the crack size (a) versus number of cycles (N) curve from effective FCP curve of material, was simulated. It is possible too to compare the experimental a x N curves and those from the integration of FCP curves. The results confirm that design based on crack closure is less conservative in low AK’s. The situation is reversed when the AKap grows. In this case the ratio AKeff/AKap grows and the crack closure diminishes. It causes not conservative previsions when the effective FCP curve is used. Anyway, and to as waited therefore it returns a lesser AKeff, it was realize that Donald correction gives results more conservatives when compare with the AKeff of Elber.

Palavras-chave

Propagação de trincas por fadiga; Fechamento de trincas.

Fatigue crack propagation; Crack closure.