Um modelo local de fratura frágil incorporando a distribuição estatística de microtrincas

• Processo: 20/01903-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Claudio Ruggieri
• Beneficiário: Claudio Ruggieri
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Diego Felipe Sarzosa Burgos ; Vitor Scarabeli Barbosa
• Auxílio(s) vinculado(s): 22/00307-8 - Efeitos do hidrogênio sobre o desempenho estrutural de ligas metálicas: integrando ciência e engenharia, AP.R SPRINT
• Assunto(s): Aço inoxidável ferrítico Mecânica da fratura Tenacidade à fratura Análise de tensões Fratura frágil Microtrincas Distribuição estatística Módulo de Weibull Teoria de Griffith
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aços estruturais | Análise de Tensões | Efeitos Geométricos | Fratura Frágil | Modelos Micromecânicos | tenacidade à fratura | Mecânica da Fratura

Resumo

O projeto de pesquisa proposto objetiva avanços adicionais sobre a metodologia local probabilística baseada na Tensão de Weibull modificada ao abordar o problema da fratura frágil em materiais ferríticos como um fenômeno multiescala no qual o acoplamento entre o carregamento remoto, convenientemente descrito pela integral J, e o micromecanismo de falha instável é obtido por meio da distribuição estatística (explícita) de microtrincas de Griffith. O estabelecimento de tal modelo requer o conhecimento e quantificação de: i) campos de tensões e deformações locais na região da trinca determinados por análises não lineares e detalhadas por meio do método de elementos finitos; ii) valores de tenacidade à fratura frágil dentro da região de transição frágil-dúctil (DBT) determinados por meio de um programa experimental abrangente; iii) caracterização microestrutural e fractográfica para determinação da distribuição estatística de microtrincas de Griffith na matriz ferrítica do material (as quais são associadas aos sítios preferenciais de nucleação da clivagem transgranular) e iv) história operacional do componente estrutural ou corpo de prova, incluindo especificamente efeitos da temperatura sobre o comportamento à fratura. A exploração e desenvolvimento desta linha de pesquisa seguem 5 objetivos centrais: 1) Desenvolvimento e consolidação de uma metodologia de avaliação de integridade estrutural fundamentada sobre o conceito da Tensão de Weibull modificada como força motriz efetiva; 2) Desenvolvimento de uma formulação probabilística aplicada ao problema da fratura frágil baseada diretamente na medição experimental da distribuição estatística de microtrincas de Griffith; 3) Calibração paramétrica do modelo local da fratura frágil (clivagem) por meio de um programa experimental para obtenção de valores de tenacidade à fratura frágil e medição experimental da distribuição estatística de microtrincas para aços estruturais típicos, incluindo aços para vasos de pressão; 4) Investigação das características microestruturais associadas à clivagem transgranular em materiais ferríticos e sua conexão com modelos locais descritivos da fratura frágil, especificamente em relação à energia de fratura associada ao critério de Griffith; 5) Aplicação e validação da metodologia local 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. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RUGGIERI, CLAUDIO; JIVKOV, ANDREY P.. A probabilistic approach for cleavage fracture including the statistics of microcracks: Application to a reactor pressure vessel steel. ENGINEERING FRACTURE MECHANICS, v. 272, p. 15-pg., 2022-08-17. (20/01903-8)

BARBOSA, VITOR S.; GOMES, VINICIUS M. C.; RUGGIERI, CLAUDIO. Temperature Dependence of Cleavage Fracture Toughness for an Ultrahigh Strength Martensitic Steel. JOURNAL OF TESTING AND EVALUATION, v. N/A, p. 19-pg., 2023-02-07. (20/01903-8)