Propagação de trincas em chapas metálicas usando o método dos elementos de contorno

Abstract

O trabalho a seguir utiliza uma ferramenta computacional para modelar trincas em placas metálicas, utilizando o Método dos Elementos de Contorno e o Método dos Elementos de Contorno Dual. Inicialmente, são apresentados resultados para o fator de intensidade de tensão em modo de abertura usando a técnica da correlação de deslocamentos - fazendo uso de elementos quadráticos padrão, elementos de ponto a um quarto e elementos de ponto a um quarto com singularidade de tração - e a Integral J, comparando os resultados obtidos numericamente com resultados analíticos. Em seguida, é utilizado um algoritmo de propagação de trincas para simular exemplos para materiais isotrópicos que contemplam carregamento em modo misto, usando os fatores de intensidade de tensão em modo I e II para calcular o ângulo de propagação e o tamanho do incremento pelo Critério da Mínima Densidade de Energia de Deformação. A vida em fadiga é obtida através da integração da Lei de Paris, modificada pelo modelo de fechamento de trinca induzido por plasticidade. Os resultados numéricos são, por fim, comparados a dados experimentais disponíveis na literatura, o que acaba por validar o modelo numérico correspondente. ____________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work uses a tool to model problems of crack propagation in metallic plates, using the Boundary Element Method and its Dual form. On the first moment, the mode I stress intensity factor results are presented using the correlation displacement method - by means of quadratic element, quarter-point element and quarter-point element with traction singularity - and the J- integral. Then, a crack propagation algorithm is used to simulate examples for isotropic material under mixed fracture mode, using mode I and mode II stress intensity factors to calculate the propagation angle and the increment length using the Minimum Strain Energy Density Criterion. The fatigue life is obtained through the Paris Law integration, modified by the crack closure model. The numerical results are compared to the experimental data, validating the algorithm used in this study.