Desenvolvimento de equipamento de ensaio de fadiga por flexão rotativa - De Toni, Matheus (My University, 2021)
Materials subjected to floating or repetitive stresses break at stresses much lower than those determined by static tensile or compression tests. This failure caused by alternating forces is known as fatigue. Fatigue failure is unpredictable and occurs without any prior warning, making predictive analysis difficult. Aiming to predict the life of a given material in service, the present work aims to build a piece of equipment and perform fatigue tests by rotating bending in SAE 1020 steel. The development of the equipment starts with its conceptual design with an analysis of equipment models, structural and numerical modeling of the components and the manufacture of parts for the construction of the equipment. With the project completed, fatigue tests were carried out on the specimens. Through the fatigue test results, the material life can be predicted by constructing the stress-life curve (S-N) of the object under study. The results found experimentally are close to the theoretical S-N curve, however, they are not fixed values. The study of fatigue presents admissible stress ranges for a given life. To verify this voltage range, diagrams were built with different corrections that show this variation in the material's life expectancy. Through these curves it is possible to obtain greater reliability for new developed projects. After performing the tests, a fractographic analysis was performed on the fracture surface of the broken specimens in order to verify characteristic marks of failure due to fatigue, unfortunately, beach marks were not found on the fracture surface in the specimens. [resumo fornecido pelo autor]
Materiais submetidos a esforços flutuantes ou repetitivos rompem-se a tensões muito inferiores às determinadas por ensaios estáticos de tração ou compressão. Essa falha ocasionada por forças alternantes é conhecida por fadiga. A falha por fadiga é repentina e ocorre sem avisar, dificultando uma análise preditiva. Visando prever a vida de um determinado material em serviço, o presente trabalho teve por objetivo a construção de um equipamento e a realização de ensaios de fadiga por flexão rotativa no aço SAE 1020. O desenvolvimento do equipamento inicia pelo seu projeto conceitual com a análise de modelos de equipamentos, modelagem estrutural e numérica dos componentes e a confecção das peças para a construção do equipamento. Com o projeto concluído foi realizado ensaios de fadiga nos corpos de prova. Através dos resultados do ensaio de fadiga pode-se prever a vida do material construindo a curva tensão-vida (S-N) do objeto em estudo. Os resultados encontrados experimentalmente estão próximos a curva S-N teórica, porém, não são valores fixos. O estudo da fadiga apresenta faixas de tensão admissíveis para determinada vida. Para verificar essa faixa de tensão foram construídos diagramas com diferentes fatores de correção que apresentam essa variação na expectativa de vida do material. Através destas curvas é possível obter maior confiabilidade a novos projetos desenvolvidos. Após a realização dos ensaios foi feita a análise fractográfica na superfície da fratura dos corpos de prova rompidos com intuito de verificar marcas características de falha por fadiga, infelizmente não foi constatado marcas de praia na superfície da fratura nos corpos de prova. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Aço - Fadiga; Aço; Curvas em engenharia; Projeto de produto; Engenharia mecânica