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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5626| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título : | Aplicação da peridinâmica e da teoria das distâncias críticas no estudo da fratura de materiais |
| Autor(es): | Cunha, Andressa Rodrigues |
| Primeiro Orientador: | Friedrich, Leandro Ferreira |
| Resumo: | Quase inevitavelmente em qualquer estrutura ou componente mecânico ocorrerá a presença dos denominados concentradores de tensões, principalmente pelas mudanças geométricas. Nessas condições citadas, as equações clássicas dadas pela resistência dos materiais não serão mais representativas. A mecânica da fratura, embora considerada um marco na engenharia, possui como alvo o crescimento de trincas, tornando a teoria não aplicável na presença de outros tipos de concentradores. A teoria das distâncias críticas (TDC), possibilita o estudo de todos os tipos de concentradores de forma menos complexa, além disso, resultados mostram sua aplicação em vários tipos de materiais. Sua ampla utilização deve-se ao advento de métodos numéricos como o método dos elementos finitos (MEF), por exemplo, para determinação do campo de tensões em concentradores. No entanto, um outro conjunto de métodos, chamados de método dos elementos discretos, com a capacidade de simular a nucleação e propagação de trincas podem ser uma opção mais completa para o problema da falha de estruturas com concentradores e para a obtenção dos parâmetros necessários para aplicar a TDC. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a utilização da Peridinâmica em conjunto com a TDC para simular e prever a fratura de materiais na presença de concentradores. Primeiro, foi avaliada a sensibilidade ao entalhe dos materiais utilizados. Além disso, neste trabalho uma alternativa para o cálculo das tensões dentro do modelo PD foi explorada, também apresentando boa resposta quando comparado aos resultados analíticos e MEF. Simulando placas com diferentes tipos de concentradores, os parâmetros da TDC foram encontrados e a previsão da carga de ruptura de placas com furos de diferentes diâmetros foi obtida. Os resultados pela TDC não ultrapassaram 12% de diferença daqueles simulados. Foram propostas hipóteses de relação entre o comprimento característico e tamanhos de microestrutura presentes no material. Os resultados mostram que é possível utilizar a Peridinâmica para avaliar a fratura de materiais, uma vez que o modelo capturou de forma satisfatória a fratura observada experimentalmente, além disso, constatou-se a possibilidade de obter o campo de tensões elásticas e parâmetros da TDC sem a necessidade do uso do MEF. |
| Resumen : | Almost inevitably in any structure or mechanical component there will be the presence of socalled stress concentrators, mainly due to geometric changes. Under these conditions, the classic equations given by the resistance of the materials will no longer be representative. Fracture mechanics, although considered a milestone in engineering, is aimed at the growth of cracks, making the theory not applicable in the presence of other types of concentrators. The theory of critical distances (TDC), allows the study of all types of concentrators in a less complex way, in addition, results show their application in various types of materials. Its widespread use is due to the advent of numerical methods such as the finite element method (FEM), for example, to determine the stress field in concentrators. However, another set of methods, called the discrete element method, with the ability to simulate the nucleation and crack propagation can be a more complete option for the problem of failure of structures with concentrators and for obtaining the necessary parameters to apply TCD. This work aims to evaluate the use of Peridinamics in conjunction with TCD to simulate and predict the fracture of materials in the presence of concentrators. First, the notch sensitivity of the materials used was evaluated. In addition, in this work an alternative for the calculation of stresses within the PD model was explored, also showing good response when compared to the analytical results and FEM. Simulating plates with different types of concentrators, the TCD parameters were found and the prediction of the rupture load of plates with holes of different diameters was obtained. The results by TCD did not exceed 12% difference from those simulated. Hypotheses of relationship between the characteristic length and microstructure sizes present in the material have been proposed. The results show that it is possible to use Peridynamics to evaluate the fracture of materials, since the model has satisfactorily captured the fracture observed experimentally, in addition, it was found the possibility of obtaining the field of elastic stresses and TCD parameters without the need to use FEM. |
| Palabras clave : | Engenharia mecânica Teoria peridinâmica Mecânica da fratura Mechanical engineering Fracture mechanics Peridynamics |
| CNPQ: | CNPQ::ENGENHARIAS |
| Idioma: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Editorial : | Universidade Federal do Pampa |
| Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
| Campus: | Campus Alegrete |
| Citación : | CUNHA, Andressa Rodrigues. Aplicação da peridinâmica e da teoria das distâncias críticas no estudo da fratura de materiais. Orientador: Leandro Ferreira Friedrich. 2021. 67p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de mecânica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de mecânica, Alegrete, 2021. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI : | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5626 |
| Fecha de publicación : | 10-may-2021 |
| Aparece en las colecciones: | Engenharia Mecânica |
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