Modelagem Multiescala da Fratura Frágil Aplicada à Avaliação da Integridade Estrutural Utilizando Corpos de Prova Miniaturizados

Resumo

As reconhecidas limitações da mecânica da fratura monoparamétrica e biparamétrica motivam o desenvolvimento de procedimentos multiescala aplicados à análise do problema da fratura frágil; tais métodos estendem-se naturalmente à análise de integridade mecânica de componentes estruturais sob condições de carregamento complexas. Em particular, procedimentos multiescala probabilísticos incorporando critérios locais de fratura (modelo micromecânico de fratura frágil) acoplados ao método de elementos finitos quantificam as condições globais de falha estrutural em termos de um parâmetro (local) probabilístico de fratura. Alguns modelos locais explicitamente adotam a teoria do "elo fraco" para descrever a fratura frágil (clivagem transgranular) em aços estruturais ferríticos e derivar funções estatísticas incorporando as tensões locais na região da trinca permitindo, portanto, introduzir o conceito de "Tensão de Weibull", Sig_w, como uma força motriz efetiva da trinca controlando a fratura do material. O plano de pesquisa proposto aborda avanços adicionais sobre a metodologia multiescala (local) probabilística baseada na Tensão de Weibull modificada proposta recentemente por Ruggieri e Dodds (2015). Em linhas gerais, os objetivos centrais são: 1) Desenvolvimento e consolidação de uma metodologia de avaliação de integridade estrutural fundamentada sobre um modelo micromecânico multiescala utilizando o conceito da Tensão de Weibull modificada, Sig*_w, como força motriz efetiva; 2) Aplicação da metodologia com particular ênfase à avaliação da integridade estrutural de componentes críticos de grandes dimensões utilizando valores de tenacidade obtidos por meio de corpos de prova reduzidos ou miniaturizados; 3) Desenvolvimento metodológico e experimental de ensaios de tenacidade utilizando corpos de prova reduzidos ou miniaturizados e 4) Desenvolvimento metodológico e experimental de ensaios de tenacidade utilizando corpos de prova sob flexão não convencionais. Dentro deste contexto, o plano de investigação proposto terá particular ênfase sobre o estabelecimento da metodologia multiescala probabilística em uma ferramenta de engenharia viável e eficaz aplicada em procedimentos rotineiros de avaliação de defeitos estruturais. (AU)