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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-23062016-074259
Document
Author
Full name
Rafael Guimarães Savioli
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Ruggieri, Claudio (President)
Andrade, Arnaldo Homobono Paes de
Bianchi, Kleber Eduardo
Burgos, Diego Felipe Sarzosa
Miranda, Carlos Alexandre de Jesus
Title in Portuguese
Estudo experimental do comportamento à fratura frágil em aços estruturais ferríticos e aplicações à determinação da curva mestra.
Keywords in Portuguese
Aço ASTM A285 Gr C
Aço ASTM A515 Gr 60
Aço inoxidável ferrítico
Curva mestra
Mecânica da fratura
Tenacidade dos materiais
Transição dúctil-frágil
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre o comportamento à fratura frágil de aços estruturais ferríticos, ASTM A285 Gr C e ASTM A515 Gr 65. Os resultados deste trabalho ampliam a base de dados de propriedades mecânicas utilizadas nas análises de integridade de estruturas pressurizadas tais como vasos de pressão e tanques de armazenamento construídos com esta classe de material. O trabalho tem por objetivo também avaliar a aplicabilidade de corpos de prova de dimensões reduzidas, PCVN, na determinação da temperatura de referência, T0, por meio da metodologia da Curva Mestra, a qual define a dependência da tenacidade à fratura do material em função da temperatura. Os ensaios de tenacidade à fratura foram conduzidos utilizando-se corpos de prova solicitados em flexão três pontos com geometria SE(B), PCVN e PCVN com entalhe lateral, extraídos de chapas laminadas. Os resultados dos ensaios foram obtidos em termos de integral J no momento da instabilidade, denotados por Jc. Dados adicionais de resistência à tração e de Impacto Charpy convencional também foram obtidos para caracterizar o comportamento mecânico dos aços utilizados. Os resultados mostraram uma forte influência da geometria dos corpos de prova sobre os valores de Jc, evidenciada pela grande variação nos valores de tenacidade à fratura.
Title in English
Experimental study on the cleavage fracture behavior of structural ferritic steels and applications to determine the master curve.
Keywords in English
ASTM A285 Gr C steel
ASTM A515 Gr 60 steel
Ductile-to-brittle transition
Fracture toughness
Master curve
Abstract in English
This work presents an experimental investigation on the cleavage fracture behavior of structural ferritic steels, ASTM A285 Grade C and ASTM A515 Grade 65. One purpose of this study is to enlarge a previously reported work on mechanical and fracture properties for this class of steel to provide a more definite database for use in structural and defect analyses of pressurized components, including pressure vessels and storage tanks. Another purpose is to address the applicability of Precracked V-notch Charpy specimens to determine the reference temperature, T0, derived from the Master Curve Methodology which defines the dependence of fracture toughness with temperature for the tested material. Fracture toughness testing conducted on single edge bend specimens in three-point loading (SE(B), PCVN Plain Side and PCVN Side Grooved) extracted from laminated plates provides the cleavage fracture resistance data in terms of the J-integral at cleavage instability, Jc. Additional tensile and conventional Charpy tests produce further experimental data which serve to characterize the mechanical behavior of the tested materials. The results reveal a strong effect of specimen geometry on Jc values associated with large scatter in the measured values of cleavage fracture toughness.
 
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Publishing Date
2016-06-23
 
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