Título

VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL DE SOLUÇÕES DE FLEXIBILIDADE ELÁSTICA APLICÁVEIS A CORPOS DE PROVA C(T) E SE(B)

EXPERIMENTAL VALIDATION OF UNLOADING COMPLIANCE SOLUTIONS APPLICABLE TO C(T) AND SE(B) SPECIMENS

Autoria

Donato, Gustavo Henrique Bolognesi; Carvalho Júnior, João Ferreira de; Barros, Régis de Matos Curvelo de

DOI

10.5151/1516-392X-28074

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Resumo

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ΔK), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (μ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

 

The design and operation of structures that can present cracks require structural integrity studies supported by mechanical properties regarding fatigue and fracture (e.g.: J-R or da/dN vs. ΔK curves), which strongly depend on the instantaneous crack size estimation during tests. Such measurement is usually based on the variation of elastic unloading compliance caused by a growing crack. The objective is the experimental validation of recently proposed compliance solutions that describe the instantaneous crack size in C (T) and SE(B) incorporating three dimensional effects. In addition, to compare such solutions to current ASTM standards. C(T) and SE(B) specimens have been machined according to the aforementioned standards and tested in a universal MTS 810.25 test machine. After testing, the acquired results were converted to normalized flexibility (μ) and thus crack size (a) could be estimated using the recently proposed equations and current standards. Such values could be compared to real fractographic measurements. In general, the results show that both ASTM and proposals from Moreira (2014) are accurate and provide erros below ~ ±1,5%. However, results reveal comparable performance between solutions for C(T) geometries, while better performance for Moreira’s equations for SE(B) with varying geometries and defect lengths.

Palavras-chave

Flexibilidade elástica, Validação experimental, Normas ASTM, C(T), SE(B)

Unloading compliance, Experimental validation, ASTM standards, C(T), SE(B)