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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.43.2016.tde-20092016-140901
Document
Author
Full name
Maycon de Sousa Araújo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Vieira, Andre de Pinho (President)
Andrade, Roberto Fernandes Silva
Hase, Masayuki Oka
Oliveira, Claudio Lucas Nunes de
Prado, Carmen Pimentel Cintra do
Title in Portuguese
Propagação de trincas em meios desordenados submetidos à fadiga induzida por carregamento cíclico
Keywords in Portuguese
Desordem
Fadiga
Modelos estatísticos simples.
Propagação de trincas
Regeneração de trincas
Abstract in Portuguese
Neste trabalho desenvolveremos um modelo estatístico em uma escala micrométrica de interações entre as componentes do sistema que pretende descrever a propagação de trincas em materiais submetidos a tensões cíclicas. Apesar de sua extrema simplicidade, este modelo é capaz de reproduzir um resultado experimental bastante difundido entre engenheiros e especialistas, conhecido como lei de Paris, cujo enunciado estabelece que a taxa de crescimento de uma trinca sob carregamento cíclico é proporcional a uma potência da variação em seu correspondente fator de intensidade de tensões sendo largamente utilizada em aplicações práticas. Estamos particularmente interessados em estudar a introdução de desordem em determinados parâmetros associados ao material investigando as modificações impostas por este tipo de abordagem ao comportamento estatístico do modelo. Nossos principais resultados serão obtidos numericamente a partir de uma aproximação do tipo campo efetivo que ignora a correlação existente entre as diversas trincas que podem se formar ao longo do sistema durante o processo. Simulações numéricas do modelo serão igualmente consideradas ao analisarmos situações mais gerais do processo de propagação em que efeitos associados à regeneração de trincas podem desempenhar um importante papel na descrição do comportamento mecânico de um material.
Title in English
Fatigue crack growth in disordered media under ciclic load.
Keywords in English
Crack growth
Crack self-healing
Disorder
Fatigue failure
Simple statistical models
Abstract in English
In this work we consider a statistical model in a micrometric scale of interactions between the components of the system which intends to describe the failure of materials subjected to cyclic-load fatigue. Although quite simple, this model is able to reproduce an important experimental result widespread among engineers and experts, known as Paris law, which states that the growth rate of a crack at subcritical load is proportional to a power of the change in its stress-intensity factor and it is largely used in engineering practice. We are particularly interested to study the introduction of disorder in some parameters of the material investigating the modifications caused by this kind of approach in the statistical properties of the model. Our main results will be obtained numerically assuming an effective-field like approximation which neglects the correlation between the different cracks emerging throughout the system during the breaking process. Numerical simulations of the model are also performed in order to describe more general situations of propagation where the effects of crack self-healing can play an important role in the material strength.
 
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teseraiz.pdf (2.69 Mbytes)
Publishing Date
2016-09-20
 
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