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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-3782-5674
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Comparação de métodos espectrais para análise de fadiga
Alternate title (s): Comparison of spectral methods for fatigue analysis
Author: Muller, Danton Buticosihz
First Advisor: Venson, Giuliano Gardolinski
First member of the Committee: Guarato, Alexandre Zuquete
Second member of the Committee: Souza, Fernando Lourenço de
Summary: A fadiga desempenha um papel fundamental na concepção de peças mecânicas. Embora a análise de fadiga seja bem compreendida para carregamentos de amplitude constante, o mesmo não ocorre para carregamentos aleatórios. O principal objetivo deste trabalho é analisar e comparar diferentes métodos espectrais de simulação de fadiga para carregamentos aleatórios, tanto entre si quanto com os resultados obtidos no domínio temporal. Além disso, busca-se verificar a influência do expoente k da lei de Basquin, assim como do fator de largura de banda na performance dos métodos espectrais. Para atingir esses objetivos, densidades espectrais de potência (DEP) de tensões foram geradas numericamente, servindo como entradas para cálculos de fadiga espectral. Cerca de 20 métodos foram empregados neste estudo, envolvendo DEPs unimodais e bimodais. Em síntese, os resultados mostram que a abordagem espectral, embora complexa, oferece um potencial significativo em termos de eficiência temporal e de recursos, quando comparada aos métodos tradicionais. Certos métodos espectrais, como o método de Dirlik, Bands e Huang-Moan conseguem fornecer boas estimativas independentemente do caso estudado. No entanto, o mesmo não ocorre para outros métodos, como a aproximação Narrow-Band e o método de Lalanne, que apresentam bons resultados apenas para sinais de banda estreita. Além disso, os resultados encontrados indicam que o erro tende a ser mais conservador à medida que a largura de banda aumenta, enquanto o erro absoluto é menor para valores mais baixos do expoente k
Abstract: Fatigue plays a fundamental role in the design of mechanical components. While fatigue analysis is well-understood for constant amplitude loadings, the same does not hold true for random loadings. The main objective of this work is to analyze² and compare different spectral methods for fatigue simulation under random loading, both among themselves and with the results obtained in the time domain. Additionally, the study seeks to verify the influence of the exponent k in Basquin's law, as well as the bandwidth factor on the performance of spectral methods. To achieve these objectives, stress Power Spectral Densities (PSDs) were numerically generated, serving as inputs for spectral fatigue calculations. Approximately 20 methods were employed in this study, involving unimodal and bimodal PSDs. In summary, the results show that the spectral approach, although complex, offers significant potential in terms of time and resource efficiency when compared to traditional methods. Certain spectral methods, such as the methods of Dirlik, Bands, and Huang-Moan, provide good estimates regardless of the case studied. However, the same is not true for other methods, like the Narrow-Band approximation and Lalanne's method, which yield good results only for narrow-band signals. Furthermore, the findings indicate that the error tends to be more conservative as the bandwidth increases, while the absolute error is smaller for lower values of the exponent k.
Keywords: Análise de Fadiga Espectral
Carregamentos Aleatórios
Lei de Basquin
Dano
Densidade Espectral de Potência
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: MULLER, Danton Buticosihz. Comparação de métodos espectrais para análise de fadiga. 2025. 70 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46728
Date of defense: 21-Mar-2025
Appears in Collections:TCC - Engenharia Aeronáutica

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