Adaptação de modelos de plano crítico para projeto contra fadiga multiaxial de material internamente defeituoso e na presença de micro-defeitos artificiais

Abstract

O objetivo desta pesquisa é investigar o efeito prejudicial de micro-defeitos, como micro- furos e inclusões não metálicas, na resistência à fadiga do aço AISI 4140 em condições de carregamento multiaxial. Para fazer isso, os modelos de fadiga multiaxial baseados na abordagem de plano crítico de Findley e o MWCM são combinados com o parâmetro √area do Murakami. A proposta de adaptação dos modelos multiaxiais se mostrou de simples calibração. Com esta metodologia, os critérios de fadiga multiaxial utilizados não são alterados. No entanto, calibrá-los é consideravelmente mais barato e mais rápido em comparação aos métodos tradicionais. Em adição para capturar o efeito dos carregamentos não proporcionais na resistência à fadiga desse material, os métodos da Maior Envoltória Retangular (MRH) e do Momento de Inércia (MOI) são usados para calcular a amplitude da tensão de cisalhamento. Experimentos com corpos de prova lisos e corpos de prova com um micro-furo cilíndrico foram conduzidos, sob carregamentos combinados de tração-compressão e torção, em fase e fora de fase e seus resultados comparados com as estimativas fornecidas pelos modelos adaptados propostos. A adaptação mostrou-se conservadora, com erros em torno de 30%. Uma análise das superfícies de fratura foi realizada para comparar os planos estimados de iniciação das trincas com os observados.