Desenvolvimento de procedimentos para avaliação de curvas J-R em espécimes à fratura SE(T) utilizando o método de flexibilidade.

Abstract

RESUMOEste trabalho apresenta o desenvolvimento de procedimentos para a medição de curvas de resistência J-R em espécimes SE(T) usando os métodos de flexibilidade elástica e método η. Uma descrição da metodologia sobre a qual J e o crescimento de trinca são medidos estabelece o contexto para determinar dados de resistência ao rasgamento dúctil com o emprego de curvas carga vs. deslocamento obtidas experimentalmente. A extensiva matriz de análises em estado plano de deformações de espécimes SE(T) complementada, em algumas geometrias selecionadas, com análises 3D permite a determinação numérica da flexibilidade adimensional, μ, e fatores η J e γ para uma grande faixa de proporções geométricas e propriedades de material características de aços estruturais e para dutos. Ensaios laboratoriais de um aço API 5L X60 à temperatura ambiente usando espécimes SE(T) carregados por pinos com entalhes laterais (side-grooves) fornecem os dados de carga e deslocamento necessários para validar o procedimento para determinar curvas de resistência do material. Os resultados apresentados nesta tese fornecem uma base de soluções para o futuro estabelecimento de norma padronizada para a medição experimental de curvas J-R em corpos de prova SE(T) mecanicamente similares a dutos com defeitos bidimensionais. ABSTRACTThis work provides an estimation procedure to determine J-resistance curves for pinloaded and clamped SE(T) fracture specimens using the unloading compliance technique and the η-method. A summary of the methodology upon which J and crack extension are derived sets the necessary framework to determine crack resistance data from the measured load vs. displacement curves. The extensive plane-strain analyses and key 3D results enable numerical estimates of the nondimensional compliance, μ , and parameters η and γ for a wide range of specimen geometries and material properties characteristic of structural and pipeline steels. Laboratory testings of an API 5L X60 steel at room temperature using pin-loaded SE(T) specimens with side-grooves provide the load-displacement data needed to validate the estimation procedure for measuring the crack growth resistance curve for the material. The results presented in the this thesis produce a representative set of solutions which lend further support to develop standard test procedures for constraint-designed SE(T) specimens applicable in measurements of crack growth resistance for pipelines. Avaliação da Aspectos Fenomenológicos do Rasgamento MEDIÇÃO DE CURVAS DE RESISTÊNCIA EM ESPÉCIMES SE(T)48 Método η e Método de Flexibilidade no Descarregamento 49. . . . . Correção por Rotação em Corpos-de-Prova SE(T)53 . . . . . . . . . . . . . Medição Experimental de integral MATRIZ DE ANÁLISE E PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS FLEXIBILIDADE PARA ESPÉCIMES SE(T)96 FATORES η J , γ E RAIOS PLÁSTICOS PARA ESPÉCIMES SE(T) CARREGADOS POR PINOS Cálculo do Fator de Rotação Plástica para Espécimes SE(T)107. FATORES η J E γ PARA ESPÉCIMES SE(T) FIXADOS POR GARRAS COMPARAÇÃO DE RESULTADOS CALIBRAÇÃO DOS MODEL...

Limites De Deformação (M) Para Validade Da Mecânica Da Fratura Elasto-Plástica Monoparamétrica (Integral J) Em Corpos De Provas Se(b), C(t) E Se(t)

“…Visando obter de forma acurada a variação singular dos campos de tensões na região à frente da trinca, utilizou-se uma malha altamente refinada em todos os modelos. Nas proximidades do defeito, a malha é constituída de anéis focais centrados na ponta da trinca (figura 3) descrita em todos os casos por um raio inicial = 0,0025 [17]. Vale ressaltar que os modelos 3D em EPD apresentaram em torno de 3200 elementos e 6800 nós para os corpos de prova SE(T), 1300 elementos e 2800 nós para os corpos de prova SE(B) e 4200 elementos e 8800 nós para os corpos de prova C(T), enquanto que, análises dos modelos 3D pleno (W = B, W = 2B e W = 4B) apresentaram até 92000 elementos e 100000 nós.…”

Guide for Recommended Practices to Perform Crack Tip Opening Displacement Tests in High Strength Low Alloy Steels

“…The degree and effects of the crack tip constraint are related to the depth, shape and geometry of the notch, as well as the specimen thickness and geometry, load and forces mode [1]. The constraint is lower for shallow than for deep cracks, whereas shallow cracks are more likely to be found in real structures [20].…”

“…Aspects such as geometry of the specimen, load application, environmental and mechanical properties are the key factors to perform fracture toughness tests. CTOD and J-integral are the most common parameters used in the industry because the tests are practical and the methods are standardized [1]. These tests are conducted regularly on precracked specimens, where the initial state of the crack front might represents an actual or hypothetical crack in any structure element.…”

Avaliação numérica dos efeitos de tunelamento e plasticidade na flexibilidade elástica no descarregamento de geometrias C(T), SE(B) e SE(T) solicitado por garras

“…No entanto, alguns efeitos como a variação de tensões fora do plano da trinca não é capturada com acurácia em modelos bidimensionais, se mostrando necessários estudos tridimensionais. Efeitos de entalhes laterais também só poderão ser completamente estudados se modelos tridimensionais forem conduzidos(CRAVERO, 2007). Adicionalmente, providenciou análises com e sem a presença de entalhes laterais.…”

“…Adicionalmente, providenciou análises com e sem a presença de entalhes laterais. A seguir, estão mostrados os resultados obtidos porCravero (2007) na Figura 24. Figura 24 -Ajuste polinomial para geometria ( ) incluindo análises 2D e 3D…”