Aplicação de um método de correlação de imagem para a determinação da tenacidade à fratura em corte de adesivos estruturais

Qualquer estrutura hoje em dia deve ser resistente, robusta e leve, o que aumentou o interesse industrial e investigação nas ligações adesivas, nomeadamente pela melhoria das propriedades de resistência e fratura dos materiais. Com esta técnica de união, o projeto de estruturas pode ser orientado para estruturas mais leves, não só em relação à economia direta de peso relativamente às juntas aparafusas ou soldadas, mas também por causa da flexibilidade para ligar materiais diferentes. Em qualquer área da indústria, a aplicação em larga escala de uma determinada técnica de ligação supõe que estão disponíveis ferramentas confiáveis para o projeto e previsão da rotura. Neste âmbito, Modelos de Dano Coesivo (MDC) são uma ferramenta essencial, embora seja necessário estimar as leis MDC do adesivo à tração e corte para entrada nos modelos numéricos. Este trabalho avalia o valor da tenacidade ao corte (GIIC) de juntas coladas para três adesivos com ductilidade distinta. O trabalho experimental consiste na caracterização à fratura ao corte da ligação adesiva por métodos convencionais e pelo Integral-J. Além disso, pelo integral-J, é possível definir a forma exata da lei coesiva. Para o integral-J, é utilizado um método de correlação de imagem digital anteriormente desenvolvido para a avaliação do deslocamento ao corte do adesivo na extremidade da fenda (δs) durante o ensaio, acoplado a uma sub-rotina em Matlab® para a extração automática de δs. É também apresentado um trabalho numérico para avaliar a adequabilidade de leis coesivas triangulares aproximadas em reproduzir as curvas força-deslocamento (P-δ) experimentais dos ensaios ENF. Também se apresenta uma análise de sensibilidade para compreender a influência dos parâmetros coesivos nas previsões numéricas. Como resultado deste trabalho, foram estimadas experimentalmente as leis coesivas de cada adesivo pelo método direto, e numericamente validadas, para posterior previsão de resistência em juntas adesivas. Em conjunto com a caraterização à tração destes adesivos, é possível a previsão da rotura em modo-misto.

Influência da soldagem por caldeamento na tenacidade à fratura e na resistência à fadiga de trilhos ferroviários

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da tenacidade à fratura na região de transição dúctil-frágil dos aços API 5L X70 e X80 utilizando a metodologia da curva mestra

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tenacidade à fratura e dureza de porcelana feldspática adicionada de óxido de zircônio: efeito da concentração e da temperatura de sinterização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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

Determinação experimental da tenacidade à fratura em baixas temperaturas de tubos de aço API 5L X70

Because of the great metallurgical advances, the welded tubes by HF / ERW (High Frequency / Electrical Resistance Welding) have played a more active role in the oil and gas, gradually replacing tubes produced by other processes (UOE, SAW, and others) to deep water applications, in high and extremely low temperatures, highpressure conditions and in highly corrosive environments. However, studies have revealed that defects in the welded joints are in one of main causes of failures in pipelines. Associated with damage external and the stringent requirements of this sector, the welded joints become particularly critical for his toughness and the determination of this particular property is fundamental. This study aims to evaluate the toughness of the HF / ERW pipes in HSLA steel API X70 class, used in pipelines transport systems of gas and oil from data obtained with CTOD tests (Crack Tip Opening Displacement). The main objectives of this project are: mechanical and microstructural characterization of steels API X70 manufactured in Brazil; and evaluation of the toughness of weld process by HF / ERW steel API X70 national. After having the tests done, mechanical, chemical and metallurgical, we have the conclusion that those pipe are in agreement to API 5L 42ª edition for X70MO and the toughness behaves like the expected

Avaliação da tenacidade à fratura em juntas soldadas circunferenciais de tubulações de processo

This work aims to analyze the toughness of a welded joint in the presence of a crack through the analysis of maximum tension the material can withstand the presence of this type of defect, since a discontinuity is likely to occur in this type of joint and its detection and its design is simple, using non-destructive testing techniques. The study will be conducted through the CTOD test - Crack-Tip Opening Displacement, with type specimens SE (B) - Single Edge Bend taken from a weld in the L-C position in relation to the length (longitudinal axis) of a test tube. The main idea is to simulate the welding conditions for the manufacture of industrial pipes, made in boiler shops (pipe-shop) within petrochemical plants. These pipes are often subject to operation with flammable and toxic subjected to high pressures and temperatures, where one can break the line can cause irreparable damage to the plant, the environment and the health of surrounding communities. With this study we evaluate whether the weld metal has the same properties as fracture toughness of the base material. This study shows the importance of using a qualified welding procedure for performing quality welds while maintaining the properties of the fracture toughness of the base metal. It was found from the results of tests using a welding procedure described for carrying out welding ensures mechanical properties very close to the base metal, which in terms of design is great, since one can ensure that the weld will the same characteristics of the base metal specified for the assembly of the pipe

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

Avaliação da tenacidade à fratura de diferentes sistemas cerâmicos

Although ceramics present high compressive strength, they are brittle materials due to their low tensile strength so they have lower capacity to absorb shocks. This study evaluated the fracture toughness of different ceramic systems, which refers to the ability of a friable material to absorb defformation energy. Three ceramic systems were investigated. Ten cylindrical samples (5,0mm x 3,0mm), were obtained from each ceramic material as follows: G1- 10 samples of Vitadur Alpha (Vita-Zahnfabrik); G2- 10 samples of IPS Empress2 (Ivoclar-Vivadent); G3- 10 samples of In-Ceram Alumina (Vita-Zahnfabrik). Fracture toughness values were collected upon indentation tests that were performed under a heavy load. A microhardness tester (Digital Microhardness Tester FM) utilized a 500gf load cell during 10seconds to perform four impressions on each sample. Statistically significant results were observed (ANOVA and Kruskal-Wallis tests). In-Ceram Alumina presented the highest median toughness values (2,96N/m3/2), followed by Vitadur Alpha (2,08N/m3/2) and IPS Empress2 (1,05N/m3/2). It may be concluded that different ceramic systems present distinct fracture toughness values, thus In-Ceram is capable of absorbing superior stress when compared to Vitadur Alpha and IPS Empress2.

Correlações entre zona de estiramento e tenacidade à fratura para aço 15-5PH

This work includes a study on the stretch zone and the influence of the toughness conditions at fracture in size and appearance. It was done a literature review about material properties, fracture mechanics concepts, definitions and formation of stretch zone, importance of tenacity for structural calculation, methods and standards to measure the toughness of metallic material fracture and presents the method used in microscopy. After the literature review were carried out identification and measurements of stretch zones of proof bodies were made through confocal optical microscopy and then analyzed the results in order to find relationships between the values obtained with the theory

Correlações entre zona de estiramento e tenacidade à fratura para aço 15-5PH

This work includes a study on the stretch zone and the influence of the toughness conditions at fracture in size and appearance. It was done a literature review about material properties, fracture mechanics concepts, definitions and formation of stretch zone, importance of tenacity for structural calculation, methods and standards to measure the toughness of metallic material fracture and presents the method used in microscopy. After the literature review were carried out identification and measurements of stretch zones of proof bodies were made through confocal optical microscopy and then analyzed the results in order to find relationships between the values obtained with the theory

Determinação da tenacidade à fratura do aço aeronáutico 300M, submetido a diferentes parâmetros de tratamentos térmicos e criogenia, utilizando técnica de corpo cilíndrico com entalhe

Foi realizado estudo sobre a influência da variação de alguns parâmetros do tratamento térmico de têmpera e revenimento, bem como aplicação de criogenia, na tenacidade a fratura do aço aeronáutico 300M, com a utilização da técnica de corpo cilíndrico com entalhe. Primeiramente, realizou-se a construção da curva de transição dúctil frágil, através de ensaio Charpy, para amostras submetidas a três tratamentos térmicos, 1 - Têmpera seguida de Revenimento, 2 - Têmpera seguida de criogenia e revenimento. Não foi observada influência significativa da aplicação da criogenia (tratamento de numero 2) na curva de transição dúctil-frágil em comparação com o tratamento térmico número 1. Em um segundo momento, com o auxílio da técnica de ensaio de corpo cilíndrico com entalhe, realizou-se a medição da tenacidade à fratura das amostras do aço 300M submetido a quatro diferentes tratamento térmicos, Q, V, C e D. Os tratamentos variavam entre si principalmente pela temperatura de austenitização. Os valores de dureza para as amostras submetidas a criogenia (V e D) foram maiores que as dos tratamentos sem criogenia (Q e C), e também apresentaram tenacidade à fratura menor. Com relação à temperatura de austenitização, observou-se que os tratamentos C e D, austenitizados a 980°C, propiciaram a completa dissolução de precipitados primários da matriz, elevando a tenacidade à fratura com relação aos tratamentos realizados na faixa de 870°C, Q e V, superando também os efeitos negativos para a tenacidade à fratura devido ao aumento no tamanho de grão.

Influência do tratamento térmico de alívio de tensões assoaciado à elevada energia de soldagem na tenacidade da zona termicamente afetada de um aço TMCP microligado aplicado em estruturas off-shore

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência do raio de ponta do entalhe, do tipo de carregamento e da microestrutura no processo à fratura do aço estrutural ABNT-4340

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Micromecanismos de iniciação da fratura em amostras entalhadas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG