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8/17/2019 Fadiga Amplitude Variável - 2016
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FADIGA COMAMPLITUDE VARIÁVELVida – Tensão
Vida – Extensão e Tensão
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Espectros Reais deCarregamento
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Carregamento por Blocos
• Um espectro real de carga pode ser dividido em blocos sendoque cada bloco possuirá uma amplitude diferente.
•
A Lei de Miner é o exemplo mais simples de como considerar ainfluência de cada bloco.
• Esta diz que cada bloco produz um dano distinto, e no máximoo acumular de efeitos deve ser igual a 1.
• Isto é, 100% da vida de fadiga do material foi consumida, sendoque cada bloco contribuiu com uma percentagem diferente.
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Carregamento por Blocos
Cada bloco é caracterizadopor dois elementos:
• A amplitude de tensão;
•O número de ciclos de
duração.
Com estes e conhecendo acurva S-N do material, épossível obter a
contribuição de cada blocopara a vida total docomponente.
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Lei de Miner
• Em que Ni é a duração máxima do material, para uma gama detensão Δσ i .
• Esta pode ser obtida a partir de uma Curva S-N convencional.
•
ni a respectiva duração de cada ciclo.
=
1
+
+
+ ⋯ 1
18% + 23% + 6% + ⋯ 1
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Lei de Miner
...000'500
000'200
000'350
000'150
:
Exemplo
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Lei de Miner
• Normalmente:
• É chamado de dano, pelo que:
i
i
i D N n
=
≤ 1 → 1 − ê
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Considerações adicionais
• Algumas outras leis substituem 1 por outro valor, pois verifica-se experimentalmente que há vários factores que influenciam aresistência do material:
• A ordem pela qual é feito o carregamento, altera o resultado final, porexemplo;
• A aplicação de blocos de carregamento com amplitude inferior àlimite de fadiga, também contribui para o dano do componente.
• A resistência à fadiga de uma dada estrutura pode assim sersuperior ou inferior a 1, sendo que esta lei adquire contornosmuito qualitativos.
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Considerações Adicionais
• Sendo que nenhum deste factores é considerado pelalei de Miner .
• Não deve também ser esquecida a influência datensão média:
•
Recorrendo a um critério à escolha, deve ser corrigida aamplitude de tensão, pelo que se irão obter vidasinferiores, para tensões médias positivas, sendo ocontrário também válido.
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Contagem de Ciclos
• Utilizada para prever a duração de um componentequando sujeito a ciclos de amplitude variável.
• Tem como objectivo principal:• Reduzir um espectro complexo e real, em blocos de carga
de amplitude constante.• Estas técnicas podem ser aplicadas ao estudo de
qualquer forma de carregamento, tais como:• Força;•
Binário;• Tensão;• Extensão.
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Contagem de Ciclos
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Análise de Fadiga a Amplitude de CargaVariável
Métodos
Experimentais
FunçãoCarga-
Tempo
Espectro deCarga
Análise da
Forma do Espectro
Espectro deTensões
Ensaio de Fadiga
de Serviço
Análise de Vida
de Fadiga
Cálculo de Danos
Acumulados
Propagação de
Fendas de Fadiga
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Métodos de Contagem de Ocorrências
• Contagem de cruzamento de níveis:
• Consiste em dividir a gama de carregamento em vários
intervalos (Níveis), contando em seguida o número de vezesque cada nível é cruzado.
• Com a informação compilada, podem ser construídos ciclosvirtuais a amplitude constante.
• Contagem de picos:• Idêntico ao método anterior, mas agora são apenas contados
os picos.
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Métodos de Contagem de Ocorrências
• Contagem de apenas um pico ou vale entre dois cruzamentossucessivos da carga média;
• Contagem de gamas simples;• Neste método cada meio ciclo é contado entre duas reversões de carga
sucessivas.
• Depois é necessário determinar a gama associada a cada ciclo e construirum ciclo virtual a amplitude constante.
• Contagem de pares de gamas;
• Rain-flow (Método da gota de água).
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Métodos de Contagem de Ocorrências
1 – Contar o cruzamento dos vários níveis…
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Exemplo – Contagem de Cruzamento deNíveis
2 – Juntar em blocos máximos e mínimos.• Resultado final, ciclosa amplitude de carga constante…
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Exemplo – Contagem de Picos
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Método de Rain-Flow
1. Colocar o eixo dos tempos na vertical;
2. Começar a contagem num pico ou vale de maiorvalor;
3. Considerar as seguintes regras:• Uma gota que inicia a queda num pico, pára num vale que
tenha no lado oposto um pico mais positivo do que aquelede onde partiu.
• Um gota que inicia a queda num vale, pára num pico que
tenha no lado oposto um vale mais negativo do que aquelede onde partiu.
• Uma gota pára se encontra outra que venha de cima.
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Exemplo - “Rain - Flow”
ABD + DEGA
BC + CB
EF + FE
GH + HG
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Exemplo - “Rain - Flow”
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Rain-Flow – Método Normalizado (ASTM)
1º Ler o valor do
Pico ou vale
seguinte
2º Se possuir menos deTrês pontos: voltar para 1;
Caso contrario: formar duas
gamas X e Y
3º Comparar o valor absolutoDas duas gamas;
a. XY – ir para 4
4º Contar a gama Y
Eliminar o seu pico e vale
Voltar para 2
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