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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação da tenacidade à fratura: Método teste de torção em entalhe helicoidal
Alternate title (s): Fracture toughness evaluation: SNTT method
Author: Rodrigues, Guilherme Bernardes
First Advisor: Arencibia, Rosenda Valdés
First coorientator: Filho, Waldek Wladimir Bose
First member of the Committee: Paes, Marcelo Torres Piza
Second member of the Committee: Vilarinho, Louriel Oliveira
Third member of the Committee: Oliveira, Sônia Aparecida Goulart de
Summary: A tenacidade à fratura no estado plano de deformação (KIC) vem sendo amplamente utilizada como uma ferramenta no projeto de componentes estruturais e mecânicos. Ao longo dos anos, diversos métodos para determinação de KIC foram desenvolvidos. Entretanto, estes possuem limitações significativas, principalmente no que se refere às dimensões dos corpos de prova. Com o objetivo de sanar as dificuldades para determinação de KIC, Wang e Liu (2003) desenvolveram o método Spiral Notch Torsion Test (SNTT). Apesar de ser um método promissor, o SNTT ainda não foi adotado pela comunidade científica devido, principalmente, à falta de clareza da metodologia do ensaio. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo principal a determinação de KIC utilizando o ensaio SNTT. Para tanto, se buscou o detalhamento e a validação de uma metodologia para o ensaio. Essa metodologia proposta foi validada por meio de ensaios em corpos de prova SNTT, tendo então seus resultados comparados com os obtidos pelo método convencional em corpos de prova C(T). Foi demonstrado que a metodologia é eficiente na determinação experimental de KIC. A ANOVA indicou que os valores de KIC obtidos por ambos os métodos são estatisticamente iguais. O erro sistemático, bem como o erro máximo, associados aos valores de KIC obtidos pelo método SNTT foi de 2,7 %. Ainda, a repetibilidade e a incerteza expandida associadas aos valores de KIC obtidos pelo método SNTT foram melhores que as observadas para o método convencional. Verificou-se que o método SNTT apresenta uma repetibilidade significativamente melhor (cerca de 52 % para o pior caso) que a observada na literatura estudada utilizando o método convencional. O crescimento da pré-trinca não foi uniforme ao longo de todo o entalhe, indicando a existência de um “efeito de borda” nas extremidades. Esse fato indica que a estimativa do ângulo final de parada deve ser melhorada.
Abstract: The fracture toughness in the plane strain (KIC) has been widely used as a mechanical and structural components project tool. Over the years, several KIC determination methods were developed. However, they have significant limitations, mainly as regards to specimen dimensions. To overcome this problem, Wang and Liu (2003) developed the Spiral Notch Torsion Test (SNTT). Despite being a promising method, the SNTT has not been adopted by the scientific community mainly due to the lack of the test methodology clarity. This work aims the KIC determination using the SNTT method. A SNTT test methodology were described and validated testing the AISI 4340 steel. The results obtained by the SNTT method were compared to those provided by conventional method testing C(T) specimens. The SNTT methodology for KIC determination is efficient. The Analysis of Variance (ANOVA) technique was applied, and it was observed that the KIC values obtained by both methods are statically equals. The systematic error, as the maximum error, associated with the KIC values obtained by SNTT method was of 2.8 %. The repeatability and expanded uncertainty associated with KIC values obtained by the SNTT method were better than those observed for the conventional method. The SNTT method provided KIC values with excellent repeatability, smaller than those observed in the studied literature using conventional method (about 52 % for the worst case). Pre-crack growth was not uniform throughout the whole notch, indicating an “edge effect” on the extremities. This fact denotes that the final stopping angle estimate must be improved.
Keywords: SNTT
Tenacidade à fratura
Fracture toughness
ANOVA
Incerteza de medição
Measurement uncertainty
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: RODRIGUES, Guilherme Bernardes. Avaliação da tenacidade à fratura: Método teste de torção em entalhe helicoidal. 2020. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.8
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.8
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29054
Date of defense: 10-Feb-2020
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