Fractografia quantitativa de superfícies obtidas em ensaios de propagação de trincas por fadiga em aço inoxidável 15 –5PH

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fractografia quantitativa: análise do comportamento fractal de fratura em compósitos carbono/epóxi, por processamento digital de imagens

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fractografia quantitativa: análise do comportamento fractal da fratura por explosão hidrostática em cilindros de aço sem costura

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fractografia quantitativa: relações entre tenacidade e o comportamento fractal em ligas metálicas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo de algoritmos para reconstrução de relevos de superfícies irregulares: aplicações na fractografia quantitativa e caracterização de materiais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Fractografia quantitativa: correlação entre dimensão fractal e tenacidade à fratura em compósitos fibra de carbono/epóxi

The fracture surfaces express the sequence of events of energy release due to crack propagation by linking the relief of the fracture to the loading stresses. This study aims to evaluate the heterogeneity of the critical zone for the advancement of the crack along its entire length in a thermoset composite carbon fiber and epoxy matrix, fractured in DCB testing (Double Cantilever Beam) and ENF (End-Notched Flexure). Investigations were made from image stacks obtained by optical reflection of extended depth from focus reconstruction. The program NIH Image J was used to obtain elevation map and fully focused images of the fracture surface, whose topographies were quantitatively analyzed. The monofractal behavior for DCB samples was assessed as being heterogeneous along the crack front and along the crack for all the conditionings. For the samples fractured in ENF test, there was a strong positive correlation to the natural condition, considering the fibers at 0° for the monofractal dimension and structural dimension (Df and Ds). For fibers at 90° to crack propagation, there was a moderate positive correlation for the textural dimension of natural condition. However, for the samples under ultraviolet condition and those subjected to thermal cycles, there was no correlation between the fractal dimension and fracture toughness in mode II

Fractografia quantitativa e o conceito de tenacidade à fratura para a análise do efeitodo choque térmicos em TiO2

The present study evaluated the use of semicircular bending test (SCB) as an alternative to conventional bending test to examine the effect of thermal shock. Still, studies the behavior of fracture surfaces generated by monofractal behavior analysis, which allows us to evaluate the contributions of the microstructure and the mechanical context in forming reliefs during the crack propagation. The fractal analysis is made from elevation maps obtained by reconstruction method by extension of the focus stacks of digital images acquired in microscope. The specimens used were samples semicircular pressed TiO2 (rutile) with and without heat shock, prepared for testing mode I loading. Were also produced, specimens in the form of bars for Weibull statistical analysis. From the three-point bending test, we found the variation of fracture toughness between the samples after the heat shock and natural condition. The SCB test was feasible for the analysis of thermal shock resistance. The results showed that the value of the fracture toughness decreases as the heat shock treatment

Estudo do desempenho em fadiga do componente tibial metálico de um modelo de prótese total de joelho

A substituição total de uma articulação de joelho é uma técnica amplamente usada para corrigir os danos irreversíveis na juntas originais, causadas por patologias como osteoartrite e artrite reumatóide. Com o aumento número de pacientes jovens e mais ativos, a evolução na técnica da substituição da articulação total de joelho visando desempenho de longo prazo passa a ser uma demanda crítica. Portanto, na tentativa de evitar as falhas prematuras e prolongar a vida em serviço como um todo, as modificações na bandeja tibial podem produzir erros fundamentais. O design da bandeja tibial é um importante fator, porque a sua fratura pode ocorrer em função de elementos geométricos da mesma, como raios de concordância e cantos vivos. A escolha do material e do processo de fabricação também são importantes. No tocante a rota de fabricação, pode ser visto que as ligas forjadas tem o maior limite de fadiga, se comparado com as obtidas pelo processo de fundição. Entretanto, a combinação das técnicas de desenho assistido por computador (CAD), engenharia assistida por computador (CAE) e manufatura assistida por computador (CAM) podem ser uma solução rápida e barata para alcançar melhores características das bandejas tibiais. Contudo, testes pré-clínicos devem ser executados para garantir que as bandejas tibiais não falharão prematuramente devido à fadiga. As técnicas de metalografia, microdureza e espectrometria foram empregadas neste trabalho com o objetivo de caracterizar metalurgicamente a liga de aço inoxidável atualmente empregada. A rugosidade superficial foi avaliada, assim como o número de ciclos para a iniciação das trincas. Com a utilização do método de elementos finitos, verificou-se o ponto de maior tensão e, aliado ao estudo de fractografia, foi determinado o modo de falha Os resultados indicaram que o material atualmente empregado não está em conformidade com todos os requisitos das normas vigentes, de forma que um material alternativo é sugerido. Com o objetivo de melhorar a resistência à fadiga sem apresentar problemas de ordem clínica, cinco geometrias foram propostas e os resultados da análise de tensões pelo método de elementos finitos indicaram um grande potencial de aumento da vida em fadiga.

Análise fractográfica do modo de falha de compósitos carbono/epóxi

A utilização de compósitos poliméricos na fabricação de aeronaves vem sendo cada vez mais intensa. em função disso, a possibilidade de ocorrer falhas em serviço de um componente fabricado em compósito polimérico torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém vem tornando-se cada vez mais importante em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho teve como objetivo a caracterização de fraturas em laminados unidirecionais de fibra de carbono de módulo intermediário com sistema de resina epóxi modificada, tipo 8552, em resistência ao cisalhamento interlaminar nas condições ambiente e saturado de umidade em câmara higrotérmica. A análise fractográfica no plano de falha dos laminados foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura. A comparação dos resultados mostrou que o condicionamento higrotérmico afetou significativamente a região de interface da resina sem alterar a adesão interfacial fibra/resina. Os aspectos de fratura presentes na região de resina, como cristas de galo e escarpas, e do reforço foram detalhados, podendo-se assim estabelecer a direção de propagação da trinca e caracterizar o modo de falha, por ser do tipo misto (arrancamento e cisalhamento simultaneamente).

Influência das microestruturas bainítica e martensítica nas propriedades tribológicas do par aço AISI/SAE 4340 e liga bronze-alumínio 630

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise do comportamento fractal da propagação de trinca por fadiga em aço 300M e liga de alumínio AA7475

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência do processo de fabricação no comportamento mecânico de rodas ferroviárias

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Avaliação do comportamento de superfícies de fratura por fractais mistos em materiais de diferentes classes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Estudo da propagação de trinca por fadiga sob carregamento de amplitude variável

For engineering projects that require high reliability levels, is often not enough know only physical and chemical material properties. It’s necessary understand the failure mode of these materials in operation to ensure security level in the project and establish more stringent criteria in the analysis of structural integrity. Due to this need, aircraft industry has been using aluminum alloys in their designs and projects. “Currently more than 70% of aircraft structures are built of high strength aluminum alloys among which stand out 7075-T6 and 2024-T3 alloys, which are considered basics for being used in the new alloys development.” (PASTOUKHOV & VOORWALD, 1995). Some years ago ALCOA develops Al 2524 alloy that has emerged as refinement of Al 2024 (Al, Cu. Mg) alloy, with purpose of improve fracture toughness and fatigue resistance on structural components. The present research addresses testing of fatigue crack propagation under variable amplitude loading for Al 2024 alloy, observing the interaction effects from application of overhead blocks and plastic zone at the crack tip and makes an analysis of fracture surface images

Comportamento fractal de superfície da zona de estiramento em aço 300M temperado

Fracture surfaces are the fracture process marks, taht it is characterized by energy release guieded by failure mode. The fracture toughness express this energy em stress and strain terms in pre-cracked samples. The strectch zone is the characteristic region forms by the transition of fatigue fracture and final fracture and it width demonstrate the relation with failure energy release.The quantitative fractography is a broadly tool uses in failure surfaces characterization that it can point to a material’s aspect or a fracture process. The image processing works like an investigation tool, guinding a lot of studies in this area. In order to evaluate the characterization effectivity and it respectivity studies, it used 300M steel that it was thermal treated by an aeronautical process known and it characterized by tensile test and energy dispersive spectroscopy (EDS). The tensile test of this material, made by ASTM E8, allowed the head treatment effectivity confirmation, beyond of mechanics porperties determination. The EDS confirmed the material composition, beyond of base the discussion about fracture mechanism presence. The fracture toughness test has also made, that it works to obtain the fracture surfeaces studies below self-similarity and self-affinity approaches. In front of all the exposed it was possible to conclude that the fractal dimension works like a study parameter of fracture process, allowinf the relation of their values with changes in thickness, which interferes directly in material’s behaviour in fracture toughness approach