Propagation of cracks of the Hudson and Forman-Newman-de Koning models, by way of Fast Crack Bounds method

Autor: Machado Junior, Waldir Mariano
Přispěvatelé: Silva Júnior, Claudio Roberto Ávila da, Deus, Hilbeth Parente Azikri de, Silva Neto, João Morais da, Lima, Key Fonseca de, Gomes, Marcio Henrique de Avelar
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: Em geral, uma parte significativa da vida de um componente mecânico ocorre com a propagação de trincas em fadiga. A Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE) apresenta vários modelos de evolução que tentam predizer a vida sob fadiga. Esses modelos são classificados em: carregamento de amplitude de tensão constante (CATC) e carregamento de amplitude de tensão variável (CATV). Em geral, alguns desses modelos de propagação de trinca podem ser formulados como um problema de valor inicial (PVI). Este trabalho apresentou a extensão e adequação do método “Fast Crack Bounds” (FCB) para o estabelecimento das funções cotas, superior e inferior, para modelos de evolução do comprimento da trinca a carregamento variável. Os modelos estudados foram o de Hudson e o de Forman-Newman-De Koning (FNK). Esses modelos foram delimitados segundo os seguintes critérios: região de abrangência do modelo, ou seja, região I a III, simplicidade e difusão. Realizou-se, ainda, uma aplicação para a obtenção de uma solução numérica aproximada, a partir da média aritmética das cotas superior e inferior obtidas no método aplicado neste trabalho, quando não se conhece a lei de evolução. O desempenho do método FCB foi medido pelas funções do desvio relativo, dos erros relativos das médias das funções cotas e da razão dos tempos computacionais em relação a solução numérica pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem (RK4), comparadas aos resultados experimentais encontrados nos trabalhos de Chang (1981), de Gróza e Váradi (2017) e de Dirik e Yalçinkaya (2016). Observou-se, para os modelos estudados que o método FCB apresenta uma aproximação satisfatória do comportamento da evolução da trinca. In general, a significant part of the life of a mechanical component occurs, the crack propagation stage in fatigue. The Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) presents several evolutionary models that try to predict life under fatigue. These models are classified into: under constant amplitude loading (CAL) and under variable amplitude loading (VAL). In general, some of these crack propagation models can be formulated as an initial value problem (IVP). This wok presented the extension and adequacy of the "Fast Crack Bounds" (FCB) method for the establishment of the upper and lower bounds functions for models of evolution from crack size to variable loading. The models studied were those of Hudson and Forman-Newman-De Koning (FNK). These models were delimited according to the following criteria: region of coverage of the model, that is, region I to III; simplicity and diffusion. An application was also made to obtain an approximate numerical solution, from the arithmetic mean of the upper and lower bounds obtained in the method applied in this work, when the law of evolution is not known. The performance of the FCB method was measured by the functions of the relative deviation, the relative errors of the means of the bounds functions and the ratio of the computational times in relation to the numerical solution by the fourth order Runge-Kutta (RK4) method, compared to the experimental results found in the works of Chang (1981), Gróza and Váradi (2017) and Dirik and Yalçinkaya (2016). It was observed, for the models studied, that the FCB method presents a satisfactory approximation of the behavior of the evolution of the crack.
Databáze: OpenAIRE
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