Estudo numérico de propagação de fendas por fadiga em juntas soldadas em T - Almeida, André Lopes (2016)
A fadiga é um processo de alteração estrutural permanente, progressivo e localizado, que resulta de cargas cíclicas aplicadas em componentes, sendo estas responsáveis pela grande parte das falhas de serviço e pela rotura dos materiais. O comportamento à fadiga de juntas soldadas, continua a ser uma área muito investigada. Apesar dos grandes avanços conseguidos na tecnologia da soldadura, as ligações soldadas continuam a ser um ponto crítico e suscetível à iniciação e propagação de defeitos por fadiga. A investigação de fenómenos de fadiga com base em abordagens numéricas, devido ao crescente aumento das velocidades de processamento dos computadores da atualidade, tem-se revelado muito atrativa. De entre as várias técnicas numéricas, destaca-se o método dos elementos finitos, que permite simular geometrias e carregamentos complexos. Neste trabalho, o principal objetivo consiste no desenvolvimento de um procedimento automático, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de fenómenos de propagação de fendas por fadiga em juntas soldadas em forma de T sujeitas a cargas cíclicas em Modo-I. O procedimento procura implementar uma técnica de remalhagem adaptativa com múltiplos graus de liberdade para a frente de fenda, e é desenvolvido usando o ambiente de programação Visual Basic 2012. As malhas de elementos finitos são constituídas por três regiões: uma região em forma de teia de aranha junto à frente de fenda; uma malha de transição que procura criar uma caixa retangular; e uma malha regular que preenche o resto da peça. Os campos de deslocamentos são obtidos a partir da ferramenta computacional COSMOSM. Os fatores de intensidade de tensão ao longo da frente de fenda são calculados com o método direto da extrapolação com dois pontos. Os avanços da frente de fenda são obtidos através de curvas da/dN−AK. As frentes de fenda são definidas usando funções cubic spline. O procedimento desenvolvido tem elevada flexibilidade: permite estudar diferentes formas de fendas, incluindo fendas de canto, e fendas superficiais; diferentes geometrias das peças a unir; diferentes formas de cordões e níveis de penetração da soldadura; diferentes tipos de carga, incluindo tração, flexão e tração-flexão; entre outros.