Desenvolvimento de uma ferramenta numérica educacional para previsão de falha por fadiga

• Main Author: Serrano, Vinícius Leitão
• Other Authors: Góis, Wesley
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2015
• Subjects: FADIGA DOS MATERIAIS; METODOLOGIA S-N; PREVISÃO DE FALHA; MATERIAL'S FATIGUE; STRESS-LIFE APPROACH; LIFE PREDICTION; PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABC
• Online Access: http://www.biblioteca.ufabc.edu.brhttp://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=77495

Orientador: Prof. Dr. Wesley Góis === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2015. === O objetivo deste trabalho é realizar uma revisão sobre a metodologia clássica de previsão de falha por fadiga, Método S-N (Método Vida sob Tensão) para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional com fins acadêmicos, cujo propósito é auxiliar docentes e discentes durante o ensino dessa metodologia em disciplinas da graduação. O algoritmo foi implementado em linguagem MatLab® e utiliza como dados de entrada a variação temporal do tensor de tensões para determinada região de um componente estrutural, bem como suas propriedades mecânicas. Durante todo processo interativo, a ferramenta apresenta em forma de "passo-a-passo" os fundamentos teóricos de previsão de falha por fadiga (Teoria da Elasticidade, Equação de Basquin, Critérios de Falha, Contagem de Ciclos, Regra de Dano Acumulativo, etc.). Essa é a grande vantagem do programa, pois proporciona dinamicamente a base teórica para a sua utilização, ao contrário de ferramentas puramente comerciais, que normalmente já pressupõem que o usuário tenha o conhecimento teórico para sua utilização. Por fim, como forma de validação da ferramenta, foram simulados, com auxílio da ferramenta desenvolvida neste trabalho, exercícios clássicos da literatura. alternativa, que mais recentemente vem sendo explorada, como solução para as limitações da formulação clássica do Método dos Elementos Finitos (MEF) ¿ de modo a estudar o impacto da mesma numa possível redução dos problemas de instabilidade numérica previamente citada. O algoritmo desenvolvido ao longo do trabalho é baseado no algoritmo apresentado em SIGMUND (2001), assim como alguns exemplos utilizados como referência. Por fim, exemplos numéricos apresentados ao longo do trabalho comprovam a redução parcial, ou em certos casos, completa do problema de instabilidade de tabuleiro de xadrez, demonstrando a viabilidade da utilização do MEFG como uma alternativa para obtenção da distribuição ótima de material no interior do domínio de projeto da estrutura. === The objective of this paper is to perform a revision of the classical methodology for fatigue life prediction, the Stress-Life Approach, to proceed with the development of a computational tool for academic purposes, for the use of masters and scholars during the teaching of this methodology. The algorithm was developed in Matlab® and it uses as input the temporal variation of stress tensor for a region of a structural component and its mechanical properties. During all of the interactive process, the tool shows "step-by-step" all the theoretical fundaments related to the methodology (Elasticity Theory, Basquin¿s Equation, Failure Criteria, Cycle Counting Methods, Palmgren-Miner¿s Linear Damage Rule, etc.). This is the main advantage of the software, since it offers dynamically the theoretical concepts to be used, unlike purely commercial tools, which normally consider that the users have a previous knowledge. Finally, the validation step of the tool considers the resolution of classical exercises.