Avaliação numérico de fatores de intensidade de tensão em trincas tridimensionais

Abstract

Este trabalho avalia do ponto de vista numérico, os efeitos na vida em fadiga de trincas em modelos virtuais. As simulações consistem em uma placa virtual de policarbonato com dimensões de 10 x 47 x 365mm, onde foram inseridos tamanhos distintos de trincas de canto quarto-elíptica e linear na região central da placa, que permite simular o comportamento para qualquer comprimento de trinca. A placa foi modelada no Abaqus e FRANC3D e os resultados dos Fatores de Intensidade de Tensões obtidos a partir de dois critérios de cálculo, a Integral-M e a Técnica de Correlação do Deslocamento, foram analisados para diferentes refinamentos da malha de elementos finitos que possuem a singularidade 1/√r na frente da trinca. Dentre os dois critérios, a Integral-M mostrou não ser o método mais apropriado para calcular o FIT para trincas de canto quarto-elíptica tridimensionais, enquanto, para as trincas lineares de superfície, mostrou ser um critério adequado. O inverso ocorre com o critério DCT para as trincas de canto quarto-elíptica; este método mostra melhores resultados entre os dois analisados enquanto para as trincas lineares não. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

From a numerical point of view, this study evaluates the effects of fatigue cracking on service life in virtual models. The simulations consist of a polycarbonate virtual plate having the dimensions of 10 x 47 x 365mm, in which were inserted different sizes of quarter- elliptical corner cracks and linear cracks in the plate’s central region, enabling to simulate the behaviour of any crack length. The plate was modelled using ABAQUS and FRANC3D to compute the Stress Intensity Factors based on two criteria M-integral and Displacement Correlation Technique, being analysed for different finite element mesh refinements that have the singularity 1/√r on the crack front. Between both criteria, Integral-M has proved not to be the most appropriate method to compute the SIF for three-dimensional quarter-elliptical corner cracks, while for surface linear cracks it works quite well. The opposite occurs to the DCT criteria for quarter-elliptical corner cracks once it obtains better results than for linear cracks.