Previsão de vida em fadiga isotérmica e termomecânica em ferro fundido vermicular

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pina, Felipe Jaime de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Compacted cast iron; Comportamento mecânico; Fadiga isotérmica; Fadiga termomecânica. Elementos finitos; Ferro fundido vermicular; Finite elements; Isothermal fatigue; Life prediction; Mechanical Behavior; Previsão de vida; Thermomechanical fatigue
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-19112019-101931/

Com excelentes propriedades de fundição, boa condutividade térmica e desempenho mecânico adequado, os ferros fundidos vermiculares são amplamente utilizados em motores a diesel. O motor geralmente funciona em condições operacionais transientes, como partida, carga e descarga súbitas e parada. A falha por fadiga termomecânica é um dos principais problemas do cabeçote de motores, pois durante o funcionamento do motor, este é submetido a variações combinadas de temperatura e carga. No presente trabalho são feitas previsões de comportamento mecânico de um tipo de ferro fundido, denominado de ferro fundido vermicular, classe 450, usando um modelo constitutivo elasto-plástico do programa comercial de elementos finitos ABAQUS®. Os parâmetros desse modelo são identificados a partir de ensaios com carregamento cíclicos crescentes, de fadiga isotérmica e ensaios de tração. São caracterizados os parâmetros da curva de Wöhler em fadiga isotérmica, e com esses parâmetros é proposto uma caracterização para o caso de fadiga termomecânica da mesma curva. Os resultados da simulação computacional apresentam bons resultados em caso de carregamento constantes em fadiga isotérmicos enquanto em carregamentos de fadigas termomecânicos o modelo constitutivo não leva em consideração o efeito da relaxação de tensão que o material apresenta, carecendo assim de um modelo mais adequado que considera efeitos viscosos. O modelo de plasticidade que melhor se adaptou aos ensaios de fadiga é na forma de inserção dos parâmetros e , pois esses parâmetros apresentam melhor flexibilidade para descrever a curva de encruamento comparado com a equação de Ramberg-Osgood. Foi possível obter a previsão de vida em fadiga em condições isotérmicas utilizando a equação de Wöhler. Nos carregamentos termomecânicos, foi possível prever a vida utilizando as equações modificadas de Wöhler, que dependem da variação da deformação mecânica e da utilização de parâmetros encontrados a partir de ensaios isotérmicos realizados na temperatura máxima do ciclo termomecânico.