Avaliação da propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting através da implementação de um método semianalítico

The aim of this work is to evaluate the crack propagation in cylindrical contacts under fretting fatigue conditions in a Ti-6Al-4V alloy. For such, a semi-analytical method based on the distributed dislocation technique was implemented with the assistance of the Python programming language, which en...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Ferreira, Felipe Monte Rocha
Outros Autores: Cardoso, Raphael Araújo
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Fadiga
Fretting
Trinca
Contato
Fatigue
Fretting fatigue
Cracks
Contact mechanics
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/37995
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spelling ri-123456789-379952022-12-29T16:24:59Z Avaliação da propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting através da implementação de um método semianalítico Ferreira, Felipe Monte Rocha Cardoso, Raphael Araújo Dias, Avelino Manuel da Silva Ferreira, Evans Paiva da Costa Fadiga Fretting Trinca Contato Fatigue Fretting fatigue Cracks Contact mechanics The aim of this work is to evaluate the crack propagation in cylindrical contacts under fretting fatigue conditions in a Ti-6Al-4V alloy. For such, a semi-analytical method based on the distributed dislocation technique was implemented with the assistance of the Python programming language, which enabled the calculation of the stress intensity factor for the problem investigated. This parameter, in its turn, allowed the application of the Paris’ law in order to estimate the crack propagation life in fretting fatigue problems. These results were then compared to the number of cycles to failure of laboratory tests collected from the literature, where it was then possible to estimate the crack initiation life for the investigated problem. The initiation life was also determined for conventional fatigue tests, which allowed to evaluate the effect of fretting loads on crack initiation. In the end, it was possible to verify that crack nucleation occurs faster in components subjected to fretting loading, which is in agreement with observations from previous works. Furthermore, it is worth noting that the methodology for calculating the stress intensity factor implemented in this work takes into account the effect of the finite thickness of the specimen in the analyses, which makes the solution more robust and closer to the real condition. It also presents a low computational cost, especially when considering fully numerical approaches such as the finite element method and the boundary element method. Este trabalho tem como principal objetivo avaliar a propagação de trincas em contatos cilíndricos sob condições de fadiga por fretting em uma liga de Ti-6Al-4V. Para tal, um método semianalítco baseado no método da distribuição das discordâncias foi implementado com o auxílio da linguagem de programação Python, o que viabilizou o cálculo do fator de intensidade de tensão para o problema em questão. Este, por sua vez, permitiu a aplicação da lei de Paris com o intuito de estimar a vida de propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting. Esses resultados foram então comparados com o número de ciclos até a falha de ensaios laboratoriais extraídos da literatura, onde conseguiu-se então estimar a vida de iniciação de trincas para o problema investigado. A vida de iniciação também foi determinada para ensaios convencionais de fadiga, o que possibilitou avaliar o efeito das cargas de fretting na iniciação de trincas. Ao final, conseguiu-se verificar que a nucleação de trincas ocorre de forma mais rápida em componentes sujeitos à carregamentos de fretting, o que está de acordo com observações de trabalhos anteriores. Ademais, vale salientar que a metodologia para o cálculo do fator de intensidade de tensão implementada nesse trabalho leva em consideração o efeito da espessura finita do corpo de prova nas análises, o que torna a solução mais robusta e próxima da condição real. A mesma também apresenta como vantagem um baixo custo computacional, principalmente quando considera-se abordagens puramente numéricas como o método dos elementos finitos e o método dos elementos de contorno. 2021-09-24T00:09:50Z 2021-09-24T00:09:50Z 2021-09-14 bachelorThesis FERREIRA, Felipe Monte Rocha. Avaliação da propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting através da implementação de um método semianalítico. 2021. 20f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/37995 pt_BR application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Mecânica Departamento de Engenharia Mecânica
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Ferreira, Felipe Monte Rocha
Avaliação da propagação de trincas em problemas de fadiga por fretting através da implementação de um método semianalítico
description The aim of this work is to evaluate the crack propagation in cylindrical contacts under fretting fatigue conditions in a Ti-6Al-4V alloy. For such, a semi-analytical method based on the distributed dislocation technique was implemented with the assistance of the Python programming language, which enabled the calculation of the stress intensity factor for the problem investigated. This parameter, in its turn, allowed the application of the Paris’ law in order to estimate the crack propagation life in fretting fatigue problems. These results were then compared to the number of cycles to failure of laboratory tests collected from the literature, where it was then possible to estimate the crack initiation life for the investigated problem. The initiation life was also determined for conventional fatigue tests, which allowed to evaluate the effect of fretting loads on crack initiation. In the end, it was possible to verify that crack nucleation occurs faster in components subjected to fretting loading, which is in agreement with observations from previous works. Furthermore, it is worth noting that the methodology for calculating the stress intensity factor implemented in this work takes into account the effect of the finite thickness of the specimen in the analyses, which makes the solution more robust and closer to the real condition. It also presents a low computational cost, especially when considering fully numerical approaches such as the finite element method and the boundary element method.
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