Generalização da teoria da distância crítica para estimativa de vida de componentes entalhados em regime de médio e alto ciclo de fadiga

Abstract

Neste trabalho propõe-se que critérios de fadiga multiaxial podem ser utilizados como parâmetros de dano na formulação da Teoria da Distância Crítica. Essa generalização assume que o comprimento característico do material, L, é afetado pelo nível de dano introduzido no componente estrutural e que esse dano pode ser quantificado, não apenas usando a amplitude máxima da tensão normal (𝜎1𝑎), mas também por algum outro parâmetro de dano. Nesse sentido, ao incorporar os efeitos de multiaxialidade e não-proporcionalidade, os parâmetros da abordagem do plano crítico podem ser utilizados com sucesso na estimativa da vida de fadiga sob diferentes condições de ensaio. Assim, ao contrário da abordagem clássica, o uso dessa estratégia tem a vantagem de permitir a construção da relação 𝐿−𝑁, independente da condição de ensaio utilizada para calibração. Para definir a nova relação 𝐿−𝑁, é apresentada um procedimento de calibração considerando os modelos de plano crítico baseados nos critérios de falha de Smith-Watson-Topper e Fatemi-Socie. A validação do método é verificada usando vários conjuntos de dados retirados da literatura. Nesse sentido, dados de ensaio de fadiga obtidos em amostras lisas e entalhadas (contendo diferentes geometrias e espessuras) feitas com ligas de aço EN3B e AISI 4130 são coletados usando vários tipos de razões de carregamento, R. Um estudo sobre o efeito da razão de carregamento e o tipo de carregamento sobre o comportamento da relação 𝐿−𝑁 é apresentado e indica que, embora as relações obtidas dependam de R e do tipo de carregamento utilizados na calibração, as previsões de vida obtidas por essas curvas são estatisticamente semelhantes. Assim, para todos os materiais investigados, a metodologia proposta pode ser considerada bem-sucedida.