Estudo crítico do método de contagem de ciclos de Wang & Brown para a estimativa de vida à fadiga multiaxial

Abstract

O modelo proposto por Mamiya, Araújo e Castro para estimativa de vida á fadiga sob carregamentos multiaxiais apresenta resultados adequados para situações com amplitude de carga constante. Entretanto, a aplicação deste modelo para a previsão de vida sob condições de carregamento com amplitude variável necessita de um método de contagem de ciclos. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo crítico da utilização do método proposto por Wang & Brown para identificação e contagem de ciclos no contexto da fadiga multiaxial. O trabalho compreendeu (i) a implementação computacional do método em linguagem Matlab, (ii) a implementação computacional, também em linguagem Matlab, de um algoritmo de simulação do comportamento elastoplástico para condições de carregamento multiaxial não proporcional do tipo tração-cisalhamento, (iii) a simulação numérica do comportamento elastoplástico correspondente e (iv) a verificação da possibilidade de associação de pares de semiciclos para a formação de ciclos relacionados aos caminhos de histerese elastoplásticos, da mesma forma que a observada no caso do método rainflow no contexto unidimensional. O estudo confirmou que o método de Wang & Brown é consistente com o método rainflow nas situações de histórias uniaxiais de carga, mostrou que o conjunto de semiciclos pode variar sob efeito de pequenas perturbações na história de carregamento e, finalmente, concluiu que nem sempre este método é capaz de definir os ciclos necessários ao cálculo das amplitudes de tensão cisalhante demandadas pelo modelo. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT

The multiaxial model for fatigue life estimation proposed by Mamiya, Araújo and Castro shows suitable results for constant amplitude loading situations. However, the model’s application to fatigue life prediction under variable amplitude loading requires a cycle counting method. The aim of this work is to analyze the capability of the method proposed by Wang & Brown for cycle identification and counting in the setting of multiaxial fatigue. The work includes (i) the computational implementation of the method in Matlab, (ii) the computational implementation of the algorithm in Matlab to simulate the elastoplastic behavior for multiaxial non-proportional tensileshear loading conditions, (iii) the numerical simulation of the elastoplastic behavior and (iv) the assessment of whether each pair of semicycles (obtained by Wang & Brown method) can be related to an elastoplastic hysteresis path, as observed in the case of the rainflow method under one-dimensional loading. The study confirmed that theWang & Brown’s method is consistent with the rainflow method in uniaxial loading situations, showed that a set of semicycles can vary under the small perturbations’ effect in the loading history and finally concluded that this method is not always capable to define the needed cycles for computing the shear stress amplitude demanded by the model.