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http://hdl.handle.net/1843/FACO-6AYH8B| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Metodologia de análise de fadiga em componentes estruturais de aço baseada na mecânica da fratura. |
| Authors: | Ricardo Santos Teixeira |
| First Advisor: | Gabriel de Oliveira Ribeiro |
| First Referee: | Ricardo Hallal Fakury |
| Second Referee: | Paulo Jose Modenesi |
| Abstract: | Neste trabalho é estudado o comportamento à fadiga de componentes estruturais de aço submetidos a carregamentos cíclicos contendo defeitos ou descontinuidades como porosidades, vazios internos, partículas não metálicas, entre outros. Para isso foi feita uma pesquisa bibliográfica para se levantar os tipos de defeitos mais comuns que ocorrem em estruturas metálicas. Verificou-se que defeitos similares a trincas, ocorrem principalmente em ligações soldadas. A análise do comportamento à fadiga desses componentes foi feita utilizando-se a abordagem pela Mecânica da Fratura, por ser essa abordagem mais moderna e realista. A análise de fadiga baseada nessa metodologia é uma das aplicações mais bem sucedidas da Mecânica da Fratura. O cálculo do fator de intensidade de tensão, KI, necessário para análise da vida à fadiga, é particularmente difícil em problemas com geometrias tridimensionais complexas, sendo que para a maioria das configurações reais, a avaliação desse parâmetro é viável apenas por meio de métodos numéricos. Desenvolveu-se ampla pesquisa bibliográfica, bem como intenso programa de testes de validação de uma metodologia para análise de propagação de trincas e vida à fadiga, com base em métodos numéricos e nos fundamentos da Mecânica da Fratura. Utiliza-se o programa FRANC3D, baseado no método dos elementos de contorno, para o cálculo de KI em componentes estruturais contendo defeitos. Com os resultados obtidos foi calculada a vida à fadiga de uma viga de rolamento bi-apoiada de aço, sujeita a carregamentos cíclicos e contendo dois tipos de defeitos, de ocorrência freqüente na solda de ligação da mesa com a alma de perfis de aço I. A ordem de grandeza dos resultados obtidos para as vidas à fadiga é semelhante aos valores correspondentes obtidos usando-se os critérios simplificados da NBR-8800 para estruturas de aço. |
| Abstract: | The fatigue analysis of steel structural members containing defects under the action of variable loads is the main objective of this work. For this purpose, a bibliographical research has been performed to find the most common defects like cracks in steel structures. The conclusion from this research is that this type of defects has been mainlyobserved in welded joints. The fatigue analysis of components with defects has been developed through an approach based on Fracture Mechanics. This approach is the most realistic and modern to deal with this kind of analysis. Further this; fatigue analysis is one of the most successful applications of Fracture Mechanics. The evaluation of thestress intensity factor, KI, in the analysis of the fatigue life, is particularly cumbersome in three-dimensional problems with complex geometries, and sometimes is possible only by using numerical methods. An extensive bibliographical research has been developed, as well as an intense testing program to validate a methodology for the analysis of cracks propagation and fatigue life evaluation, based on numerical methods and Fracture Mechanics concepts. In order to calculate the stress intense factor KI in structural members containing defects, the computational program FRANC3D, based on the boundary elements method, has been applied. From the results obtained for KI, thefatigue life was calculated for a simple supported steel I shaped beam supporting a runway crane, subjected to cyclic loads. It was assumed the occurrence of two types of the most common defects in the in web-to-flange junction of the beam. The results of fatigue life obtained in this way are of the same magnitude order of those evaluated byusing the simplified procedures adopted by the NBR 8800 code for structural steel. |
| Subject: | Engenharia de estruturas Aço Estruturas Aço Fadiga Mecanica da fratura |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/FACO-6AYH8B |
| Issue Date: | 28-Apr-2004 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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