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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Análise da vida remanescente de uma viga de rolamento
Authors: Gustavo Costa Avila
First Advisor: Ernani Sales Palma
First Referee: Danilo Amaral
Second Referee: Claysson Bruno dos Santos Vimieiro
Abstract: Neste trabalho é estudada a vida por fadiga de uma viga de rolamento do galpão de uma Aciaria com mais de 30 anos de operação. A pesquisa bibliográfica indicou que falhas mais recorrentes nestas estruturas ocorrem por fadiga em juntas soldadas, portanto foi realizadauma abordagem inicial segundo a norma AASHTO que aplica o método S-N para cálculo da vida remanescente da estrutura. A tensão alternada nas condições de carregamento mais severas foi obtida através de simulação numérica no software ANSYS. Baseado no histórico eem previsões de produção, a vida de cada junta soldada foi determinada. Para calibrar o modelo, foi realizado um teste de campo com extensômetros para determinação das tensões reais durante a operação normal da planta. Nessa etapa, a carga da ponte rolante foiparametrizada no modelo computacional e variada até obter-se a simulação do comportamento real da estrutura. A análise apontou os pontos mais críticos orientando uma inspeção visual que identificou trincas que poderiam levar ao colapso da viga. O crescimento das trincas identificadas foi simulado através do software FRANC2D que utiliza o método da mecânica da fratura para determinação do fator de intensidade de tensão. Os valore calculados foram utilizados para determinar a vida por fadiga para crescimento da trinca até um comprimento crítico que pode levar a uma fratura frágil. A interpretação dos resultados mostra que o método S-N associado à análise por elementos finitos se mostrou uma técnica eficiente para determinação das juntas mais críticas da estrutura reduzindo significativamenteo trabalho de inspeção. A aplicação da mecânica da fratura linear elástica levou a resultados mais conservadores. Esta técnica permite que equipes de manutenção possam estabelecer intervalos de inspeção e determinar o melhor momento para reparo de trincas existentes baseado na vida remanescente calculada.
Abstract: This study examines the fatigue life of a Melt Shop crane girder with over 30 years of operation. Research indicates that the most frequent failures in these structures is related to fatigue in welded joints, thus an initial approach was performed according to AASHTO standard for calculating the remaining fatigue life of the structure. The alternating stress at themost severe loading conditions was obtained by numerical simulation in ANSYS software. Based on history and production forecasts, each critical welded joint fatigue life was determined. To calibrate the model, it was performed a field test with strain gages t determinate the real stress variation during plant regular operation. At this stage, crane load was parameterized in the computational model and varied to simulate the real behavior of the structure under the measured stresses. The analysis pointed out the most critical points which guided a visual inspection that identified cracks that could lead to a structural collapse. Identified cracks growth was simulated through FRANC2D software that applies the LEFMmethod to determine the stress intensity factor. The calculated values were used to reach fatigue life for crack growth from an initial to a critical value that is expected to lead to a brittle fracture. It was concluded that the S-N method associated with finite element analysis has proven an efficient technique for determining the most critical structure joints damage reducing inspection work significantly. The application of linear elastic fracture mechanics techniques reached more conservative results. This technique can assist maintenance crew in determining inspection intervals and the best moment for intervention to repair existent cracks based in their calculated remaining life.
Subject: Fadiga
Juntas soldadas Fadiga
Mecânica da fratura
Vigas
Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AJ7MND
Issue Date: 26-Jun-2016
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