Cálculo dos fatores de intensidade de tensão para trincas de quina quarto-elípticas utilizando métodos analíticos e software de elementos finitos

Abstract

Ao longo das décadas, trincas de quina foram encontradas com frequência em componentes estruturais submetidos a condições particulares de carregamento. A necessidade de investigar a integridade mecânica desses componentes levou a implementar procedimentos analíticos para o cálculo dos Fatores de Intensidade de Tensão (FITs) dessas trincas com base na mecânica de fratura para estabelecer a sua aceitabilidade. Neste trabalho foram obtidos os FITs de trincas de quina quarto-elípticas inseridas numa placa retangular de espessura constante, variando o comprimento da placa e os parâmetros da trinca. As considerações para análise levaram em consideração diferentes razões de aspecto e de profundidade para uma mesma razão de comprimento a uma taxa de carregamento constante. O cálculo dos FITs foi implementado de forma analítica e de forma numérica, utilizando um software comercial de elementos finitos. Os resultados obtidos permitiram verificar que existe um comportamento semelhante entre os FITs obtidos através das abordagens analíticas e numérica, porém, foram observadas diferenças importantes entre os valores absolutos dos FITs encontrados, com erros relativos percentuais variando de 1.35% a 33%.