Fretting fatigue of 6201 aluminum alloy wires of overhead conductors : experiments and life prediction

Abstract

Neste trabalho, ensaios de fadiga por fretting são conduzidos em dois fios cruzados feitos da liga de alumínio 6201-T81 retirados de um Cabo de Alumínio Liga 900 MCM. Um modelo de fadiga não-local, que foi recentemente desenvolvido na Universidade de Brasília, é avaliado em termos de sua capacidade de prever vidas em fadiga e orientações de plano crítico dos fios. O modelo de contato elasto-plástico utilizado na metodologia de previsão de vida é avaliado em relação a sua capacidade de prever os tamanhos das marcas de contato. Os ensaios de fadiga foram realizados em um equipamento de fretting de quatro atuadores, onde os fios são comprimidos um contra o outro por uma força normal constante e um dos fios é submetido a um carregamento axial com amplitude constante. O modelo de fadiga usa uma tensão média sobre uma zona de dano para levar em conta o alto gradiente de tensão abaixo da superfície de contato. Uma versão baseada em tensão do parâmetro de Smith,Watson e Topper com uma interpretação de plano crítico é utilizada para quantificar o dano por fadiga. A implicação de se adotar um comportamento material linear elástico ou elástico-perfeitamente plástico no modelo de contato utilizado para previsão de vida em fadiga é investigada. Observou-se que as vidas dos corpos de prova de fios podem ser afetadas pelas magnitudes da força normal e da força média axial. Um regime de fretting de escorregamento parcial foi identificado em todos corpos de prova e as falhas iniciaram-se nas extremidades do maior eixo das marcas de contato. As vidas em fadiga estimadas utilizando as tensões cíclicas extraídas do modelo de contato linear elástico foram excessivamente conservativas. Por outro lado, o uso de um comportamento material elásticoperfeitamente plástico melhorou significativamente as estimativas de vida, estando a maior parte das vidas estimadas enquadradas em fatores de cinco das vidas observadas. O modelo de fadiga foi capaz de descrever as orientações iniciais das trincas observadas nos corpos de prova de fios com razoável acurácia. Os tamanhos das marcas de contato também foram previstos com razoável acurácia pelo modelo de contato elasto-plástico dos fios.