Tese: Um Modelo para a Previsão da Incerteza do Dano por Fadiga
Aluno(a) : Jorge Luiz de Almeida FerreiraOrientador(a): José Luiz Freire
Área de Concentração: Mecânica Aplicada
Data: 15/05/1995
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=24799@1
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo deduzir, implementar e validar um modelo para avaliar o valor médio e a variância do dano por fadiga em estruturas sujeitas a carregamentos aleatórios. Para isto, a técnica de aproximação da média e da variância através da expansão em série de Taylor foi aplicada ao conjunto de equações do método epsilon-N e à regra de acúmulo de dano de Palmgren-Miner. O modelo proposto permite avaliar o comportamento estatístico das gamas de tensão localizadas, das gamas de deformações localizadas e do dano propriamente dito. O modelo proposto possibilita a combinação dos fatores aleatórios associados à história de carregamento e ao comportamento mecânico do material. Isto permite avaliar a dispersão do dano sob um aspecto mais amplo, quantificando de forma independente as incertezas oriundas do comportamento aleatório do material e da história de carregamento. A fim de avaliar o modelo proposto, foram utilizadas 20 histórias de carregamento diferentes. Estas histórias foram combinadas à dois níveis distintos de dispersões das propriedades mecânicas do material. A comparação das estatísticas obtidas analiticamente com aquelas estimadas através da técnica de simulação de Monte Carlo demostraram a viabilidade da utilização do modelo proposto. Um estudo bastante completo foi realizado com relação à influência da história de carregamento sobre a dispersão do dano. Por este estudo verificou-se que a dispersão na previsão do dano provocado por trechos distintos de histórias são fortemente dependentes do tamanho da amostra. Para os casos estudados, verificou-se que trechos amostrados com menos de 3000 picos conduzem a dispersões superiores à 10 por cento , para histórias estritamente estacionárias, e superiores à 20 por cento, para histórias estacionárias num sentido amplo. Após estudar o comportamento estatístico do dano acumulado e de seu valor crítico para a iniciação de uma trinca de fadiga, foram utilizados dois modelos analíticos distintos para a previsão da confiabilidade de projetos à fadiga. Estes modelos foram desenvolvidos supondo a distribuição de Weibull e a lognormal. A validação destes modelos foi realizada comparando-se os resultados estimados analiticamente com seus correspondentes obtidos por simulação de Monte Carlo. A comparação das curvas de confiabilidade obtidas analiticamente com as curvas obtidas por simulação de Monte Carlo mostrou que o modelo baseado na distribuição lognormal é o mais indicado para a previsão da confiabilidade de projetos à fadiga.