Simulação e análise de gradientes de tensão em materiais e ligas metálicas

• Ano de defesa: 2008
• Autor(a) principal: Iglesias, Susana Marrero
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Materials - Residual stresses - Simulation methods; X-Ray Diffraction; Metallic alloys - Residual stresses; Fourier analysis; Computational modeling; Computational simulation; Stress gradient; Materiais - Tensões residuais Métodos de simulação; Raios X - Difração; Ligas (Metalurgia) - Tensões residuais; Fourier, Análise de; Modelagem computacional; Simulação computacional; Gradiente de tensões; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13662

As tensões residuais influenciam o comportamento mecânico dos metais e ligas. O campo de tensões pode determinar o desempenho do material. Então, torna-se de grande importância o estudo e a determinação das tensões residuais. O método padrão da difração de raios X para medir tensões s residuais (Método sen2ψ ) apresenta limitações na determinação de tensões caracterizadas por alto gradiente. È por isso que o estudo do gradiente de tensão superficial é um dos mais importantes problemas teóricos e experimentais em mecânica, especialmente no caso da análise de tensões superficiais que surgem após vários tipos de tratamentos superficiais, como: processamento por laser e tecnologia de implantação iônica. A simulação computacional e os métodos numéricos nos dão a possibilidade de resolver os problemas da determinação dos parâmetros do gradiente de tensão. Neste trabalho foi desenvolvida e aplicada a modelação e simulação computacional para o estudo do comportamento de materiais na presença de distribuições de tensão caracterizadas por alto gradiente. Foi aplicada a modelagem para diferentes tipos de tensões com gradiente para metais puros e ligas metálicas. Foi determinada uma forma para usar a modelagem no caso de materiais compósitos e são apresentados resultados para o caso do silumínio, mostrando o comportamento similar deste material compósito aos materiais puros como aço e alumínio. Usando a análise de Fourier, foi determinada a função de distorção nos casos de perfis alargados pela existência de gradiente de tensão. Foi determinada também a relação entre as funções de atenuação e de tensão na função de distorção e são apresentados resultados para diferentes tipos de distribuições de tensão. Ademais, foi desenvolvida uma metodologia para a determinação dos parâmetros do gradiente de tensão usando a simulação computacional das linhas de difração desenvolvida neste trabalho. A metodologia desenvolvida é baseada na simulação dos perfis de difração distorcidos pelo gradiente de tensão superficial e na análise destas distorções. Das metodologias desenvolvidas para a determinação de distribuições de tensões para o caso de gradiente, a que usa transformada de Fourier é matematicamente correta, porem apresenta dificuldades na determinação das funções de gradiente para casos de distribuições muito complexas e na determinação dos relacionamentos das escalas das funções envolvidas no processo de deconvolução. A alta complexidade deste método e os problemas numéricos que acarreta nos levam a propor a metodologia desenvolvida usando as larguras integrais dos perfis de difração para a determinação aproximada da função de distribuição de tensões. Esta metodologia é de simples aplicação e a sua precisão dependerá da quantidade de dados determinados na simulação direta para a obtenção dos gráficos de calibração.