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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2002.tde-15022024-162759
Documento
Autor
Nome completo
Fernando de Freitas
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2002
Orientador
Banca examinadora
Souza, Gilberto Francisco Martha de (Presidente)
Machado, Izabel Fernanda
Petreche, Joao Roberto Diego
Título em português
Desenvolvimento de um sistema computacional para avaliação probabilística da vida em fadiga de componentes mecânicos.
Palavras-chave em português
Fadiga dos materiais
Métodos probabilísticos
Resumo em português
O uso de técnicas probabilísticas em projetos de engenharia, já amplamente utilizadas na indústria naval, nuclear e aeroespacial, vem se tornando cada vez mais necessário em outros ramos, como por exemplo, na automobilística, elétrica e civil, visto a necessidade de se otimizar um projeto para redução de custos e garantir o perfeito funcionamento do produto. Dentre as principais dificuldades em se aplicar tais técnicas pode-se citar o desconhecimento de métodos probabilísticos eficazes por parte do projetista, complexidade dos cálculos, aquisição de dados provenientes de ensaios laboratoriais ou de campo para alimentar o equacionamento e mudança paradigmática do enfoque de dimensionamento das pessoas envolvidas nos projetos. Frente a estas dificuldades, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema computacional para realização de estudos de confiabilidade aplicados a um componente sujeito à falha por fadiga. Tal mecanismo de falha foi escolhido por apresentar elevada dispersão e por seu estudo ser de enorme importância na engenharia estrutural, já que a maioria das falhas ocorridas em componentes mecânicos tem como causa a falha por fadiga. O código computacional emprega a função de estado limite baseada da lei de dano cumulativo proposta por Palmgren-Miner, considerando como variáveis aleatórias, representadas por suas funções densidade de probabilidade, as tensões dinâmicas atuantes no componente, o material do mesmo e o dano crítico. O código é capaz de executar análises de confiabilidade, fornecendo a probabilidade de falha para uma dada vida operacional, ou, fornecida a probabilidade de falha desejada, o código fornece o valor de tensão dinâmica admissível para o componente, a vida operacional recomendada para o mesmo, ou o material a ser empregado na sua fabricação, de modo que este atinja a confiabilidade desejada.
Título em inglês
Untitled in english
Palavras-chave em inglês
Material fatigue
Probabilistic methods
Resumo em inglês
The use of probabilistic techniques in engineering design, widely used in the naval, nuclear and aerospace industry, has become more necessary in other engineering areas, such as automobile, electric and the civil engineering, aiming the optimization of a specific design and using as constraints the product reliability and the costs associated with design and manufacturing. The main difficulties of applying such techniques as part of design criteria are the unfamiliarity of efficient probabilistic methods for the designer, the complexity of the calculations, and the acquisition of laboratory or field to describe the uncertainties of the random variables considered as design parameters. Another important point is the training of the designer to understand this new reliability-based design approach. In order to minimize these difficulties, this study proposes the development of software dedicated to reliability-based design of mechanical parts subject to fatigue failure. This failure mechanism is chosen due to the great dispersion associated with the materials fatigue resistance, increasing the uncertainty of the part operational life, making the fatigue failure the most common failure of mechanical parts or structures subject to dynamic loading. The computer code uses a limit state function based on the Palmgren-Miner's cumulative damage rule, using as random variables, described by probability density functions, the critical damage, the fatigue resistance and the dynamic stress acting on the part. The code executes reliability analysis, checking the failure probability for a specific operational life, or, given a target failure probability, the code suggests the mean dynamic stress, the operational life or the part material, in order to fulfill the reliability requirement.
 
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FernandodeFreitas.pdf (8.10 Mbytes)
Data de Publicação
2024-02-15
 
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