PARTE 3: O MÉTODO -N. Fadiga dos Materiais Metálicos - Prof. Carlos Baptista EEL

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1 PART 3: O MÉTODO - Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

2 Conceito do método deormção-vid ITRODUÇÃO - Furos, entlhes e outros concentrdores podem gerr deormção plástic cíclic. - Consider-se que vid pr nucleção d trinc de um componente contendo concentrdor de tensão pode ser proximd por um corpo-de-prov liso submetido à mesm deormção cíclic veriicd no ponto crítico deste componente. Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

3 A CURVA TSÃO-DFORMAÇÃO CÍCLICA Comportmento tensão-deormção cíclico - os ensios com mplitude de deormção constnte, os lços de histerese tornm-se estáveis pós um molecimento / endurecimento inicil. - A CTDC é obtid prtir dos bicos dos lços de histerese estáveis. C B A D B Curv Tensão-deormção Cíclic Lços de histeresse estáveis O C B Deormção A A C Compnion Method Tensão Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

4 A CURVA TSÃO-DFORMAÇÃO CÍCLICA Proprieddes mecânics monotônics e cíclics - Mteril tipo Msing : o lço de histerese é o dobro d CTDC. e t L RA K n ~ R ~ R ~ ln ~ ~ K p n ~ Rmberg-Osgood (curv verddeir): Curv Cíclic: K ' n' e p K n Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

5 A CURVA TSÃO-DFORMAÇÃO CÍCLICA A CTDC comprd à curv tensão-deormção verddeir Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

6 O SAIO D FADIGA D BAIXO CICLO Considerções e Recomendções Prátics - Controle de deormção - Form de ond: tringulr - Mnter mesm tx de deormção em todos os ensios - Coletr os lços de histerese com pelo menos 00 pontos - Usr tensões e deormções verddeirs - Critério de prd: qued de 30-50% n tensão de pico - Avlir o lço de histerese correspondente 50% d vid AA 608 T6 AA 6060 T6 Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

7 O SAIO D FADIGA D BAIXO CICLO Análise dos Lços de Histerese - xistem dierentes métodos pr se determinr s prcels d deormção - Kndil (999) observou dierençs de 30% ou mis entre os métodos - Recomend-se deinição usd n norm ISO/DIS 06 A deormção totl é dividid ns prcels elástic e plástic: e p ACMA qução de Coin-Mnson (96): p ISO p c p e Tensão (MP) p t -0,03-0,0-0,0 0,00 0,0 0,0 0,03 Deormção (mm/mm) Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

8 O SAIO D FADIGA D BAIXO CICLO Determinção ds Proprieddes de Fdig - Morrow: junção ds equções de Bsquin e Coin-Mnson - As 4 proprieddes básics de dig são determinds e b c Vid de trnsição t c b Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

9 MÉTODOS STIMATIVOS DAS PROPRIDADS D FADIGA Qundo s Proprieddes de Fdig não são disponíveis - Método ds Inclinções Universis - Correlção 4 pontos Inclinções Universis: 0,63 t 0,096 t 56 0,83 0,09 0,53 ~ 0,55 R 0, Vrição de deormção Correlção 4 pontos: ¼ /4D 3/4.5 e p e.9 b pe Ciclos pr rtur, 5 ln / RA log 0, u log / * e 0 0 b log 4 b log40, 5 t ln / RA log, 5 t ln / RA log * 0, 03 c e log log ln / RA 3, c log log ln / RA / 4 3/4 Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

10 COSIDRAÇÕS SOBR AS PROPRIDADS D FADIGA nsio de trção interpretdo como ensio de dig com = 0,5 - Tensão e deormção verddeirs de ruptur serim s proprieddes de dig - A conveniênci dess comprção explic o porque ds proprieddes de dig de bixo ciclo serem deinids como os interceptos em = 0,5 ciclo. ~ R ~ R Relção entre CTDC e s proprieddes de dig - Tome-se o termo d deormção plástic n CTDC K p n - xtrindo-se ds equções de Bsquin e Coin-Mnson e comprndo-se com o termo nterior, obtém-se s relções: n b c K b / c Ds 6 constntes cíclics do mteril, somente 4 são independentes. É preerível usr s constntes de juste de ddos d CTDC do que esss relções Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

11 FITOS D ASSIMTRIA Observção do eito d Tensão Médi n Vid em Fdig - A curv deormção-vid pr crregmento totlmente reverso é modiicd - É conveniente considerr mílis de curvs deormção-vid - m ensio com deormção médi, pode hver relxção cíclic d tensão médi - Alterntivmente, pode-se relizr ensios com controle d tensão (cyclic creep) Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

12 Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist FITOS D ASSIMTRIA Quntiicção do eito d Tensão Médi - A litertur present dierentes métodos: Morrow, Morrow modiicdo, SWT,... qução d Tensão Médi de Morrow: m r b m b b b m b m * b c * b * A vid rel é obtid: b m * c b c m b m

13 FITO D COCTRADORS D TSÃO Tensões e Deormções n Riz de ntlhes - O mteril n riz de entlhes está sob controle de deormção - O comportmento em dig é melhor descrito em termos d deormção - A plicção do método envolve dois pssos:. Determinr s tensões e deormções locis. Prever vid usndo s deormções locis e relção / Crregmentos Monotônicos: K ; e K S Ftor de concentrção de tensão teórico (elástico): K t Pr se determinr s tensões-deormções locis: - Métodos xperimentis - Método umérico (lementos Finitos) - Métodos Anlíticos Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

14 FITO D COCTRADORS D TSÃO Métodos Anlíticos - Regr Liner (deormção pln) - Regr de euber (tensão pln) - Regr de Glink (densidde de energi de deormção) Regr Liner: Modelos Anlíticos requerem conhecer o vlor de K t Pr geometris complexs, s tensões elástics podem ser determinds por lementos Finitos (nálise liner) K Kt ; e Kte Regr de euber: K K K t ; K t es Pode ser resolvid por método gráico Pr comportmento nominl elástico, vem: e S ; K S t n K K S t Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

15 FITO D COCTRADORS D TSÃO xtensão pr Crregmentos Cíclicos - A curv tensão-deormção monotônic é substituíd pel curv de histerese - Tensões e deormções são substituíds pels respectivs vrições no ciclo - Sugere-se tmbém usr o tor de entlhe à dig K em vez de K t Regr de euber: K es Pr comportmento nominl elástico, vem: S e ; K S n K S K Aplicção d regr de euber: - Crregmento inicil de zero S mx (S ) - Descrregmento de S S - Clcule mplitude de deormção e tensão médi - Previsão de vid empregndo equção dequd Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

16 RSUMO DO MÉTODO - Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

17 TSÕS ITRAS Método de Cottrell - Determinção ds tensões de trito e de recuo - A tensão de trito corresponde à resistênci que s discordâncis devem vencer pr se moverem (tensões que se opõem o deslizmento). - A tensão de recuo está relciond com o empilhmento (pile-up); interções de longo lcnce com discordâncis móveis Tensão (MP) p b Vid (%) Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

18 TSÕS ITRAS Método de Cottrell (cont.) - xemplo: resultdos obtidos pr Zircloy-4 (Arms et l, 004). - Observou-se molecimento cíclico em tods s mplitudes de deormção testds. - A tensão de trito diminuiu com o número de ciclos, e houve um superposição ds curvs. - A tensão de recuo mostrou-se dependente d mplitude de deormção no início dos ensios. Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

19 TSÕS ITRAS Método de Cottrell (cont.) - Pr investigr este comportmento, orm eitos ensios interrompidos, com mostr sorendo recozimento pós cd interrupção. - A igur mostr o comportmento ds tensões no ensio interrompido relizdo com vrição de deormção igul %. Recozimentos: pontos A = 573 K e B = 473 K. - ste comportmento não oi relciondo mudnçs de textur ou rerrnjo d estrutur de discordâncis. - Tempertur de 573 K corresponde pens 0,7 do ponto de usão. - est tempertur pode ocorrer migrção de átomos de soluto. - A concentrção de oxigênio n lig é de 0,4 (% peso), o que dá átomo de soluto pr 5 d mtriz. - stimou-se distânci médi ser percorrid por átomos de O pr cpturr s discordâncis n lig. Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

20 TSÕS ITRAS Método de Cottrell (cont.) - Com bse n concentrção de O n lig, e considerndo máxim distânci ser percorrid por um átomo té chegr um discordânci, bem como vrição do coeiciente de diusão D com tempertur e o cálculo d distânci médi percorrid pelos átomos de O em unção do tempo, tempertur necessári pr os átomos percorrerem est distânci ( 0,96 nm) em hor oi estimd em 560 K. - Os resultdos mostrm que, pós recozimento por h entre 473 e 573 K, um mostr de Zircloy-4 recuper o vlor d tensão de trito do início do ensio. - Conclui-se que o molecimento cíclico deve-se à redução d tensão de trito cusd pel liberção ds discordâncis press por átomos intersticiis de O. Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist

21 FIM DA PART 3 Fdig dos Mteriis Metálicos - Pro. Crlos Bptist