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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-01022022-112759
Documento
Autor
Nombre completo
Iago da Silva Santos
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2021
Director
Tribunal
Burgos, Diego Felipe Sarzosa (Presidente)
Donato, Gustavo Henrique Bolognesi
Tobar, Lenin Marcelo Paredes
Título en portugués
Investigação da fratura dúctil no aço A285 usando um modelo numérico de dano dependente da triaxialidade de tensões e do ângulo de Lode.
Palabras clave en portugués
Mecânica da fratura
Óleo e gás
Plasticidade das estruturas
Resumen en portugués
A pesquisa consistiu numa investigação numérica a respeito da fratura dúctil no aço ASTM A285 Grau C usando o método dos elementos finitos por meio de um modelo de dano fenomenológico. O modelo de dano trabalhado é composto por um critério de iniciação da fratura dependente da triaxialidade e do parâmetro do ângulo de Lode acoplado a uma lei de evolução do dano pós iniciação da fratura. Uma série de ensaios experimentais incluindo barras axissimétricas e corpos de prova planos submetidos à tração axial foram executados para calibração do critério de iniciação. A calibração da lei de evolução do dano foi realizada com testes de tenacidade à fratura em corpos de prova de flexão SE(B) com trinca profunda. A validade do modelo de dano foi verificada com novos testes de tenacidade à fratura incluindo flexão em SE(B) com trinca rasa e tração em C(T) e SE(T). Comparações entre resultados experimentais e numéricos mostraram boas adequações destes, indicando uma calibração satisfatória do modelo. O procedimento numérico calibrado foi usado no desenvolvimento de um estudo paramétrico em dutos com trincas superficiais submetidos a carregamentos combinados de tração e pressão interna, investigando os efeitos das aplicações dos carregamentos e dos parâmetros geométricos das trincas na capacidade de deformação destes. Observou-se que o acréscimo na pressão interna e o aumento das dimensões da trinca reduzem a capacidade dos dutos em deformar axialmente, confirmando a criticidade destas variáveis na avaliação da integridade estrutural de dutos.
Título en inglés
Ductile fracture investigation in A285 steel using a numerical model of damage dependent on the stress triaxiality and Lode angle.
Palabras clave en inglés
Damage
Ductile fracture
Lode angle
Strain capacity
Triaxiality
Resumen en inglés
The research consists of a numerical investigation of the ductile fracture in ASTM A285 Grade C steel using the finite element method through a phenomenological damage model. The adopted damage model is composed of a fracture initiation criterion dependent on triaxiality and the Lode angle parameters coupled with a law of damage evolution after fracture initiation. A series of experimental tests including axisymmetric bars and flat specimens subjected to axial traction were carried out to calibrate the initiation criterion. Calibration of the damage evolution law was performed with fracture toughness tests on SE(B) bend deep crack specimens. The validity of the damage model was verified with new fracture toughness tests including SE(B) bend shallow crack and tensile C(T) and SE(T) specimens. Comparisons between experimental and numerical results show good agreement among the data, indicating a correct model calibration. The calibrated numerical procedure was applied to conduct a parametric study in pipe with superficial cracks subjected to combine tensile and internal pressure loadings. The purpose was to investigate the effects of the application of the simultaneous loads and the geometric parameters defining the cracks on their strain capacity. It was observed that the internal pressure and crack dimensions increase reduce the capacity of the pipelines to deform axially, confirming the criticality of these variables in the assessment of the structural integrity of pipelines.
 
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Fecha de Publicación
2022-02-03
 
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