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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de uma máquina para ensaio de fadiga por flexão
Authors: Matheus da Silva Lages
First Advisor: Alexandre Mendes Abrao
First Referee: Juan Carlos Horta Gutierrez
Second Referee: Giovane Azevedo
Abstract: O conhecimento a respeito das propriedades dos materiais é de grande importância para aplicações de engenharia. Propriedades químicas, físicas e mecânicas de um material diferenciam-se de outros e graças a essas diferenças pode-se desfrutar de toda tecnologia e conforto atual. O estudo dessas propriedades é necessário para o desenvolvimento de novos equipamentos ou produtos e uma importante propriedade é a resistência à fadiga dos materiais utilizada para a fabricação de componentes que serão submetidos a cargas cíclicas porque a falha por fadiga pode acontecer inesperadamente. O objetivo deste trabalho é projetar e construir uma máquina para ensaio de fadiga por flexão para ser utilizada no estudo do comportamento de materiais metálicos que apresentam geometria plana, comum em diversas operações de usinagem, possibilitando o estudo da resistência à fadiga variando parâmetros de fresamento, por exemplo. O projeto da máquina foi dividido em dois grandes grupos denominados estrutural e dinâmico, formados por peças e acessórios com o objetivo de, juntos, realizar os ensaios de fadiga. Como o ensaio de fadiga por flexão permite uma variação nas dimensões dos corpos de prova, a máquina foi construída para possibilitar ensaios de corpos de prova com diferentes tamanhos e formas. Aços ABNT 1020 e 1045 foram predominantes na construção da máquina, entretanto, materiais polímeros foram ocasionalmente utilizados em locais específicos. Um circuito eletrônico consistindo basicamente de um microcontrolador Arduino, um encoder, um fotodetector e um sensor de interrupção foi desenvolvido e construído para a contagem do número de ciclos e interrupção do teste imediatamente após a fratura do corpo de prova. Ensaios de validação da máquina foram realizados utilizando oito corpos de prova de aço ABNT 1020 e indicaram que a máquina apresenta desempenho satisfatório, pois a mesma realizou e registrou adequadamente os testes, possibilitando a obtenção de dados confiáveis para elaborar a curva de Wöhler.
Abstract: Knowledge regarding the properties of materials is of utmost importance for engineering applications. Chemical, physical and mechanical properties of material vary from one to another and due to these differences, it is possible to take advantage of the current technology and well-being. The study of these properties is necessary for the development of new equipment or products and an important property is the fatigue resistance of materials used for manufacturing of components which will be subjected to cyclic loads because fatigue failure can occur unexpectedly. The goal of this work is to design and build a machine for bending fatigue testing to be used in the study of the behavior of metallic materials found in flat geometry, common in several machining processes, allowing the study of fatigue resistance by varying the parameter of milling, for example. Machine design has been split in two large groups named structural and dynamic, consisting of parts and accessories with the aim of, together, performing fatigue tests. As distinct bending fatigue test standards require specimens with varied dimensions, the machine was built in order to enable testing of specimens with different sizes and shapes. AISI 1020 and AISI 1045 steels were predominantly employed in the manufacture of the machine, however, polymeric materials were occasionally used for specific purposes. An electronic circuit consisting basically of an Arduino microcontroller, an encoder, a photodetector and an interruption sensor was developed and built to count the number of cycles and halt the test immediately after specimen fracture. Machine validation tests were performed using eight annealed AISI 1020 steel specimens and indicated that the machine presents satisfactory performance, thus allowing to collect reliable data for plotting Wöhler curve.
Subject: Flexão (Engenharia civil)
Máquinas de ensaio de fadiga
Fadiga
Engenharia mecânica
Máquinas Projetos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-ARRM5D
Issue Date: 4-Aug-2017
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