Publicação: Avaliação da incerteza associada à tenacidade à fratura obtida via indentação instrumentada
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
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Bose Filho, Waldek Wladimir
Resumo
Este trabalho tem como objetivo avaliar a incerteza associada à tenacidade à fratura do aço 4130 M obtida a partir de ensaios de indentação instrumentada. Três diferentes metodologias para a obtenção da tenacidade à fratura foram consideradas, a saber: Lee et al. (2006), Zhang, Wang e Wang (2019) e Yu et al. (2023). Neste estudo, as incertezas foram calculadas pelo método do Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) e pelo método de Monte Carlo. Para a avaliação da incerteza, todos os mensurandos e variáveis de entrada foram identificados com base nas equações propostas por estes autores. Em seguida, a incerteza padrão associada a cada variável de entrada foi calculada aplicando o método GUM. Para quantificar as incertezas das variáveis cujas equações eram complexas, foi utilizado o método de Monte Carlo. As incertezas expandidas relativas à tenacidade à fratura foram de 4,94, 7,52 e 19,97 MPa∙m0,5 considerando as metodologias de Lee et al. (2006), Zhang, Wang e Wang (2019a) e Yu et al. (2023), respectivamente, para um nível de abrangência de 95,45 % e fator k = 2,00. Apesar da incerteza da metodologia de Yu et al. (2023) ter sido a maior dentre as três avaliadas, o valor da tenacidade à fratura para esta metodologia foi o mais próximo do valor de referência estimado por Melo (2019), com menos de 2 % de diferença. Já a metodologia de Lee et al. (2006) apresentou uma diferença no valor de tenacidade de aproximadamente 23 % em relação ao valor de referência. O teste estatístico de Mann-Whitney indicou que apenas a metodologia de Yu et al. (2023) fornece valores estatisticamente iguais aos obtidos por Melo (2019), para um nível de abrangência de 95 %.
Abstract
This work aims to evaluate the uncertainty associated with the fracture toughness of 4130 M steel obtained from instrumented indentation tests. Three different methodologies for obtaining fracture toughness were considered: Lee et al. (2006), Zhang, Wang, and Wang (2019), and Yu et al. (2023). In this study, uncertainties were calculated using the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) method and the Monte Carlo method. For uncertainty assessment, all measurands and input variables were identified based on the equations proposed by these authors. Then, the standard uncertainty associated with each input variable was calculated using the GUM method. To quantify the uncertainties of variables with complex equations, the Monte Carlo method was used. The expanded uncertainties related to fracture toughness were 4.94, 7.52, and 19.97 MPa∙m0.5 considering the methodologies of Lee et al. (2006), Zhang, Wang and Wang (2019a) and Yu et al. (2023), respectively, for a coverage level of 95.45 % and k factor = 2.00. Although the uncertainty of the Yu et al. (2023) methodology was the largest among the three evaluated, the fracture toughness value for this methodology was the closest to the reference value estimated by Melo (2019), with less than 2 % difference. The Lee et al. (2006) methodology presented a difference in the toughness value of approximately 23 % in relation to the reference value. The Mann-Whitney statistical test indicated that only the methodology of Yu et al. (2023) provides values statistically equal to those obtained by Melo (2019), for a coverage level of 95 %.
Palavras-chave
Incerteza de medição, Método GUM, Método de Monte Carlo, Tenacidade à fratura, Indentação instrumentada, Measurement uncertainty, GUM method, Monte Carlo method, Fracture Toughness, Instrumented indentation
Citação
SOUZA, Cláudio Costa. Avaliação da incerteza associada à tenacidade à fratura obtida via indentação instrumentada. 2025. 265 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.606.
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