Resumo

MATOS, Paulo F. P. de  e  NOWELL, David. Analytical and numerical modelling of plasticity-induced fatigue crack closure near cold-expanded holes in aircraft structures. C.Tecn. Mat. [online]. 2008, vol.20, n.1-2, pp.106-113. ISSN 0870-8312.

Ao longo dos últimos anos tem sido feito um esforço considerável para melhorar a resistência estrutural dos aviões a fenómenos de fadiga. Durante um vôo os aviões sofrem condições de carga complexas, nestas condições para que o seu funcionamento seja seguro é necessário que se percebam os mecanismos fundamentais que governam a propagação de fendas de fadiga. Um dos resultados da investigação efectuada ao longo dos últimos trinta anos indica que em metais as fendas estão parcialmente fechadas durante parte de um ciclo de carga. Muitos investigadores pensam que este fenómeno é a chave para se perceber o efeito de carregamentos não uniformes. O fenómeno de crack closure é particularmente interessante quando se tem em consideração a existência de tensões residuais (ex. devidas a processos de produção ou tratamentos mecânico). Como exemplo, os furos de rebites são zonas críticas propícias a fenómenos de fadiga e são usualmente expandidos para criar um campo de tensões residuais para melhorar a sua resistência à fadiga. Este artigo descreve o desenvolvimento de um modelo analítico simples para quantificar o fenómeno de crack closure induzido por plasticidade tendo em consideração tensões residuais devidas à expansão de furos de rebites. O modelo é comparado com análises de elementos finitos mais sofisticadas. Os resultados mostram que o campo de tensões residuais tem uma influência sigificativa no fenémeno de crack closure e consequentemente na propagação de fendas de fadiga. A potencial aplicabilidade deste modelo em componentes reais é avaliado através da modelação de trabalhos experimentais publicados na literatura. Os resultados obtidos com o modelo analítico estão em concordância com as observações experimentais no que diz respeito às zonas de inciação das fendas. Os campos de tensões residuais obtidos através de análises por elementos finitos foram usados como dados de entrada no modelo analítico de crack closure, que previu com sucesso a propagação de fendas de fadiga a partir de furos expandidos. Os resultados mostram que esta técnica tem potencial para ser usado em gabinetes de projecto.

Palavras-chave : Furos expandidos a frio; Tensões residuais; Propagação de fendas de fadiga; crack closure.

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