Quantitative fractography of aircraft materials: digital image processing based analysis of fractal behaviour for delimitation of fracture micromechanism action in metallic alloys

• Grant number: 09/01926-9
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Master
• Start date: August 01, 2009
• End date: February 28, 2011
• Field of knowledge: Engineering - Aerospace Engineering
• Principal Investigator: Luis Rogerio de Oliveira Hein
• Grantee: Pietro Carelli Reis de Oliveira Caltabiano
• Host Institution: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brazil

Abstract

Superfícies de fratura expressam a seqüência de eventos de liberação de energia com a propagação de trincas, mostrando a relação entre os componentes da estrutura, campos de tensões locais e a formação de texturas típicas em seu relevo. No caso de ligas metálicas, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, a dinâmica do processo de fratura, falhas de uso ou de processamento, e outros. Assim, a fractografia quantitativa, com o uso cada vez maior destes materiais em aeronaves, pode ampliar seu papel na investigação de falhas estruturais ou como ferramenta para o desenvolvimento de processos e produtos. Para tanto, é preciso adequar ou criar abordagens para o estudo quantitativo de relevos. A presente proposta baseia-se na combinação de ferramentas de medição da topografia de superfícies, como a reconstrução por extensão de foco na microscopia óptica ou a reconstrução por paralaxe de pares estéreos obtidos por microscopia eletrônica de varredura, com a análise do comportamento fractal de texturas formadas pelos detalhes de relevo, correspondentes aos mecanismos de fratura atuantes, para o desenvolvimento de uma metodologia de caracterização fractográfica adequada ao estudo de ligas metálicas. Há, hoje, uma clara demanda por esta metodologia, o que justifica a apresentação deste projeto, avaliada por solicitações recebidas pelo proponente de Engenheiros de instituições e empresas como CTA, Embraer, Tenaris Confab e da própria UNESP. Portanto, os objetivos principais desta proposta são criar a metodologia e implementar alguns estudos quantitativos para tornar sua interpretação viável a outros pesquisadores. Com isso, propõe avaliar a relação entre tenacidade à fratura e dimensão fractal e sua limitação em casos com maior complexidade nos mecanismos envolvidos no processo de fratura.Os materiais analisados serão corpos de prova fraturados em ensaios CTOD de ligas como o aço 15-5PH e a liga de alumínio AA 7475, obtidos a partir de placas fornecidas pela EMBRAER S.A., nas mesmas condições de tratamento termomecânico empregadas na construção de componentes para suas aeronaves. As investigações serão realizadas, prioritariamente, a partir de pilhas de imagens obtidas por microscopia óptica e processadas para levantamento do relevo e da distribuição de texturas formadas nas superfícies fraturadas. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura, se necessárias, também serão empregadas, envolvendo a obtenção de pares estereoscópicos para a reconstrução por paralaxe.

Academic Publications

(References retrieved automatically from State of São Paulo Research Institutions)

CALTABIANO, Pietro Carelli Reis de Oliveira. . 2011. Master's Dissertation - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá Guaratinguetá.