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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2003.tde-10092008-095023
Documento
Autor
Nome completo
Cassius Olivio Figueiredo Terra Ruchert
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2003
Orientador
Banca examinadora
Bose Filho, Waldek Wladimir (Presidente)
Carvalho, Jonas de
Spinelli, Dirceu
Título em português
Correlação de estrias de fadiga com espectro de cargas em liga de Al aeronáutica SAE-AMS 7475 T 7351.
Palavras-chave em português
Análise quantitativa fratográfica
Curvas da/dN
Espaçamento inter-estrias de fadiga
Espectro de carga
Investigação de falha
Liga de alumínio
Parametrização fator K
Propriedades mecânicas
Resumo em português
Este trabalho discutiu a relação entre o espaçamento inter-estrias , isto é, a taxa de propagação da trinca microscópica SL (local) e SP (projetada) e a taxa de propagação macroscópica , da/dN, obtido após o ensaio de propagação de trinca por fadiga. Corpos de prova compacto C(T) foram extraídos na orientação LT do centro de uma placa laminada de liga de alumínio SAE-AMS 7475 T7351 onde posteriormente foram realizados ensaios de fadiga sob carga ou ΔK constantes, à temperatura ambiente de acordo com a Norma ASTM-E647 (1993). Para o ensaio sob carga constante foram obtidos os dados do estágio II e III da curva da/dN vs. ΔK. Para o ensaio de fadiga sob ΔK constante, quatro níveis de ΔK foram utilizados com taxas de crescimento de trinca variando entre 0,15 à 2,4 μm/ciclo. Adicionalmente foram realizados ensaios de tenacidade à fratura, KIC nas direções LT e TL conforme a Norma ASTM-E1820 (1999). A análise fratográfica por microscopia eletrônica de varredura foi conduzida no ensaio de fadiga a ΔK constante para determinar os espaçamentos inter-estrias. As taxas de propagação macroscópica e microscópica foram comparadas e boas correlações foram obtidas para um intervalo entre 0,1 a 1,0 μm/ciclo. Através da técnica proposta por Berkovitz (1995), o espectro de carregamento foi estimado através da técnica de parametrização do fator K e os resultados foram comparados ao espectro de carregamento real imposto pela máquina de ensaio. Utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL, e para valores de ΔK menores que 23 MPam 1/2 (região de Paris), a estimativa de carregamento exibiu um erro menor que 15%. As vidas estimadas em propagação fornecidas pelas taxas microscópicas de propagação de trinca foram comparadas à vida real de propagação obtida a partir da taxa de propagação de trinca macroscópica e o erro absoluto entre ambos os valores foi menor que 15,7 %. Estes resultados sugerem que a vida em fadiga e o espectro de carga podem ser adequadamente estimados utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL.
Título em inglês
Correlation of fatigue striation spacing to loading history in aeronautic Al alloy, AMS 7475 T7351.
Palavras-chave em inglês
Accident failure investigation
Aluminum alloy
da/dN curve
K-factor parameterization
Load spectrum
Mechanical properties
Quantitative fractography
Striation spacing
Resumo em inglês
This work discusses the relationship between striation spacing, i.e. the microscopic crack propagation rate, SL (local) e SP (projected), as measured in post-mortem fractographic inspection of fatigue fractured surfaces, and the macroscopic crack propagation rate, da/dN, as monitored during fatigue crack growth tests. Compact tensile specimens C(T) were extracted in LT orientation from the core of a laminated plate of a SAE-AMS 7475-T7351 Al alloy and subsequently fatigue tested either at constant load or at constant ΔK, at room temperature, according to ASTM-E647. For constant amplitude loading fatigue tests, da/dN- ΔK data points were obtained for Regions II and III of crack growth curve. For constant ΔK fatigue tests, four ΔK levels were selected to give crack growth rates typically ranging from 0.15 to 2.4 μm/cycle. Additionally, KIC fracture toughness tests were performed in both LT and TL directions, according to ASTM E1820. SEM fractographic analysis was conducted on constant ΔK fatigue specimens, in order to determine striation spacing created during the fatigue test. Macro- and microscopic crack growth rates were compared and good correlation have been obtained for data within the range from 0,1 to 1,0 μm/ciclo. Using the technique proposed by Berkovitz, loading history was estimated by the K-factor parametrization and the results were compared to the true loading spectrum imposed by the testing machine. Using the local striation spacing SL and for ΔK values lower than 23 MPam 1/2 (Paris region), the estimated loading exhibits an error less than 15%. Propagation life estimated by local striation spacing (microscopic crack growth rate) was compared to the true propagation life obtained from macroscopic crack growth rate values and the absolute difference between them was less than 15,7%. These results suggest that both life and loading history can be adequately estimated using the local SL striation spacing values.
 
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CassiusRuchertM.pdf (4.37 Mbytes)
Data de Publicação
2008-09-12
 
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