A falha por fadiga é considerado o processo de falha observado com maior freqüência em componentes mecânicos ou estruturais submetidos a carregamentos de natureza dinâmica. Esta dissertação apresenta vários algoritmos propostos para a análise de fadiga de alto ciclo de componentes mecânicos, incluindo aqueles que consideram a direção das tensões principais como invariantes no tempo, como o Critério de Sines, muito utilizado na previsão da vida em fadiga de componentes mecânicos. Para situações onde o campo de tensões é multiaxial e a direção e magnitude das tensões principais variam com o tempo, modelos de análise de fadiga mais sofisticados devem ser utilizados para previsão da possibilidade de haver propagação de trinca associada ao fenômeno de fadiga. Diversos métodos têm sido propostos para estudar o processo de fadiga associado a estados complexos de tensões dinâmicas. Dentre estes, o método proposto por Dang Van, baseado na modelagem do processo de nucleação da trinca, tem sido bastante estudado, tendo em vista as previsões acuradas obtidas para a resistência à fadiga de componentes mecânicos. Este critério é detalhadamente analisado neste estudo. Como exemplo de aplicação do critério de Dang Van na modelagem do processo de fadiga de componentes submetidos a um estado multiaxial de tensões dinâmicas, executa-se a análise de fadiga de uma estrutura mecânica, mais especificamente de um chassis de caminhão. Considerando que o processo de propagaçãode uma trinca é cumulativo, desde que haja a nucleação da mesma, este critério verifica o histórico temporal de tensões de forma a identificar se em algum instante do ciclo de carregamento a tensão equivalente, dependente da magnitude e da direção das tensões principais, ultrapassa o valor do limite de fadiga do material. Caso seja identificada pelo menos uma ocorrência deste fato, afirma-se que o componente terá vida finita. ) O histórico temporal de tensões dinâmicas é obtido com o emprego de uma análise por elementos finitos, a qual simula o movimento do veículo em uma pista de teste. Baseando-se nos resultados desta análise, escolhe-se a região crítica da estrutura para análise de fadiga. O algoritmo para análise de fadiga foi implementado em um programa, baseado na plataforma MATLAB. O histórico temporal de tensões também é utilizado para calcular a densidade espectral de potência (PSD) da flutuação de tensão. Esta PSD é empregada para representar as propriedades estatísticas deste histórico temporal. A flutuação de tensão é modelada de forma probabilística, com o emprego da distribuição de Dirlik, cujos parâmetros são calculados a partir da PSD. Uma vez definida esta função de probabilidade, calcula-se a probabilidade da magnitude da flutuação de tensão ultrapassar a magnitude do limite de fadiga do material, representando a possibilidade de haver nucleação de trinca associada ao processo de fadiga. Os resultados obtidos pelosmétodos de análise acima citados são comparados, indicando que o método de Dang Van é mais conservativo que o baseado na análise espectral, fornecendo maior possibilidade de haver nucleação da trinca. Este resultado está associado com a modelagem da variação da direção das tensões principais ao longo do histórico temporal de tensões.

The fatigue failure of mechanical parts is considered the most common failure mechanism presented by mechanical components or structures submitted to dynamic loading conditions. This study presents many approaches that have been proposed for high cycle fatigue analysis of mechanical parts, including those considering the directions of the principal stresses invariant with time, such as the classical Sines Criterion, widely used for fatigue life prediction of mechanical parts. In cases where the stress field is multiaxial and the principal stresses magnitudes and directions vary with time, multiaxial fatigue damage models must be used to predict the initiation of cracks. Many different methodologies have been proposed to model the fatigue phenomenon under complex stress states. Among those methodologies the Dang Van proposal has gained increasing interest due to the good predictions of fatigue strength, based on physical interpretation of the fatigue crack nucleation. Due to that interest this criterion is detailed analyzed in this study. As an example of multiaxial fatigue analysis, the Dang Van criterion is used to analyze the fatigue crack nucleation of a mechanical structure, specifically a truck chassis. Considering that the fatigue crack propagation is a cumulative phenomenon that will be observed if the crack nucleation process is developed, this criterion analyzes the stress time history in order to check if in any instant an equivalent range, dependent onthe principal stresses magnitudes and directions, is greater than the material fatigue limit. If any equivalent stress range magnitude exceeds the fatigue limit, the model predicts the crack nucleation, and the mechanical part will have a finite life. The dynamic stress time history is defined through the use of a finite element model, simulating the movement of the truck on a test track. ) Based on the stress analysis results the critical detail as for fatigue analysis is chosen. An algorithm for fatigue analysis is developed and implemented in MATLAB environment. That algorithm is used to evaluate the possibility of crack nucleation in the structural detail. The stress history is also used to calculate the power spectral density (PSD) of the stress fluctuation. That PSD is used to represent the statistical properties of the dynamic stress acting on the structure. The stress range variation is modeled by Dirlik probability function, which parameters are calculated based on the stress PSD. Once the stress range probability function is known, the traditional method of fatigue analysis based on random vibration analysis is applied, defining the possibility of crack nucleation in the structural detail. The results obtained with the application of both methodologies are compared, showing that the Dang Van criterion seems to be more conservative than the method based on spectral analysis, furnishing higher possibility of crack nucleation. This result is relatedto the more precise consideration of the principal stress direction variation through the loading cycles in the Dang Van criterion.