Fadiga Amplitude Variável - 2016

8/17/2019 Fadiga Amplitude Variável - 2016

1/21

FADIGA COMAMPLITUDE VARIÁVELVida – Tensão

Vida – Extensão e Tensão


2/21

Espectros Reais deCarregamento

11/05/2016 2


3/21

Carregamento por Blocos

• Um espectro real de carga pode ser dividido em blocos sendoque cada bloco possuirá uma amplitude diferente.

•

A Lei de Miner é o exemplo mais simples de como considerar ainfluência de cada bloco.

• Esta diz que cada bloco produz um dano distinto, e no máximoo acumular de efeitos deve ser igual a 1.

• Isto é, 100% da vida de fadiga do material foi consumida, sendoque cada bloco contribuiu com uma percentagem diferente.


4/21

Carregamento por Blocos

Cada bloco é caracterizadopor dois elementos:

• A amplitude de tensão;

•O número de ciclos de

duração.

Com estes e conhecendo acurva S-N do material, épossível obter a

contribuição de cada blocopara a vida total docomponente.


5/21

Lei de Miner

• Em que Ni é a duração máxima do material, para uma gama detensão Δσ i .

• Esta pode ser obtida a partir de uma Curva S-N convencional.

•

ni a respectiva duração de cada ciclo.

=

1

+

+

+ ⋯ 1

18% + 23% + 6% + ⋯ 1


6/21

Lei de Miner

...000'500

000'200

000'350

000'150

:

Exemplo


7/21

Lei de Miner

• Normalmente:

• É chamado de dano, pelo que:

i

i

i D N n

=

≤ 1 → 1 − ê


8/21

Considerações adicionais

• Algumas outras leis substituem 1 por outro valor, pois verifica-se experimentalmente que há vários factores que influenciam aresistência do material:

• A ordem pela qual é feito o carregamento, altera o resultado final, porexemplo;

• A aplicação de blocos de carregamento com amplitude inferior àlimite de fadiga, também contribui para o dano do componente.

• A resistência à fadiga de uma dada estrutura pode assim sersuperior ou inferior a 1, sendo que esta lei adquire contornosmuito qualitativos.


9/21

Considerações Adicionais

• Sendo que nenhum deste factores é considerado pelalei de Miner .

• Não deve também ser esquecida a influência datensão média:

•

Recorrendo a um critério à escolha, deve ser corrigida aamplitude de tensão, pelo que se irão obter vidasinferiores, para tensões médias positivas, sendo ocontrário também válido.


10/21

Contagem de Ciclos

• Utilizada para prever a duração de um componentequando sujeito a ciclos de amplitude variável.

• Tem como objectivo principal:• Reduzir um espectro complexo e real, em blocos de carga

de amplitude constante.• Estas técnicas podem ser aplicadas ao estudo de

qualquer forma de carregamento, tais como:• Força;•

Binário;• Tensão;• Extensão.

5/11/2016 10


11/21

Contagem de Ciclos


12/21

Análise de Fadiga a Amplitude de CargaVariável

Métodos

Experimentais

FunçãoCarga-

Tempo

Espectro deCarga

Análise da

Forma do Espectro

Espectro deTensões

Ensaio de Fadiga

de Serviço

Análise de Vida

de Fadiga

Cálculo de Danos

Acumulados

Propagação de

Fendas de Fadiga

5/11/2016 12


13/21

Métodos de Contagem de Ocorrências

• Contagem de cruzamento de níveis:

• Consiste em dividir a gama de carregamento em vários

intervalos (Níveis), contando em seguida o número de vezesque cada nível é cruzado.

• Com a informação compilada, podem ser construídos ciclosvirtuais a amplitude constante.

• Contagem de picos:• Idêntico ao método anterior, mas agora são apenas contados

os picos.

5/11/2016 13


14/21


• Contagem de apenas um pico ou vale entre dois cruzamentossucessivos da carga média;

• Contagem de gamas simples;• Neste método cada meio ciclo é contado entre duas reversões de carga

sucessivas.

• Depois é necessário determinar a gama associada a cada ciclo e construirum ciclo virtual a amplitude constante.

• Contagem de pares de gamas;

• Rain-flow (Método da gota de água).

5/11/2016 14


15/21


1 – Contar o cruzamento dos vários níveis…

5/11/2016 15


16/21

Exemplo – Contagem de Cruzamento deNíveis

2 – Juntar em blocos máximos e mínimos.• Resultado final, ciclosa amplitude de carga constante…

5/11/2016 16

17


17/21

Exemplo – Contagem de Picos

5/11/2016 17

/11/2016 18


18/21

Método de Rain-Flow

1. Colocar o eixo dos tempos na vertical;

2. Começar a contagem num pico ou vale de maiorvalor;

3. Considerar as seguintes regras:• Uma gota que inicia a queda num pico, pára num vale que

tenha no lado oposto um pico mais positivo do que aquelede onde partiu.

• Um gota que inicia a queda num vale, pára num pico que

tenha no lado oposto um vale mais negativo do que aquelede onde partiu.

• Uma gota pára se encontra outra que venha de cima.

5/11/2016 18

5/11/2016 19


19/21

Exemplo - “Rain - Flow”

ABD + DEGA

BC + CB

EF + FE

GH + HG

5/11/2016 19

5/11/2016 20


20/21

Exemplo - “Rain - Flow”

5/11/2016 20

5/11/2016 21


21/21

Rain-Flow – Método Normalizado (ASTM)

1º Ler o valor do

Pico ou vale

seguinte

2º Se possuir menos deTrês pontos: voltar para 1;

Caso contrario: formar duas

gamas X e Y

3º Comparar o valor absolutoDas duas gamas;

a. XY – ir para 4

4º Contar a gama Y

Eliminar o seu pico e vale

Voltar para 2

5/11/2016 21

Fadiga Amplitude Variável - 2016

Documents

Transcript of Fadiga Amplitude Variável - 2016