Determinação numérica de limites de deformação e flexibilidades elásticas aplicáveis a geometrias C(T), SE(B) e SET(T) - Moreira, F. C. (2015)
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. Além disso, como objetivo secundário, apresenta soluções de flexibilidade elástica incluindo efeitos 3-D e entalhes laterais para uma ampla variedade de geometrias de corpos de prova de fratura visando aumentar o realismo na determinação de tamanhos instantâneos de trincas durante ensaios de tenacidade à fratura. A maior severidade das aplicações atuais (tensões, deformações, deslocamentos e ambiente agressivo), combinada à utilização de materiais de grande tenacidade e estruturas muitas vezes com baixa restrição à plasticidade, impacta fortemente na validade da mecânica da fratura para prever quantitativamente o comportamento mecânico e o fraturamento de tais estruturas usando dados de laboratório, o que motivou o estudo. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões presentes no corpo de prova laboratorial sejam os mesmos existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas. Tem-se nesse momento o conceito de similitude, no qual um único parâmetro pode descrever o campo de tensões à frente de uma trinca em uma estrutura e em um corpo de prova. Para o estabelecimento de critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A extensa matriz de análise, considerando simulações computacionais em estado plano de deformações, complementadas por análises 3-D, permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos, assim como também para determinação de soluções de flexibilidade elástica (C). Os resultados apresentados, em especial os limites de deformação M, demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova com trincas rasas, principalmente para corpos de prova SE(B) e SE(T). Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elastoplástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.