Comportamento fractal de superfícies de fadiga de ligas aeronáuticas

• Processo: 09/11494-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2010
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial
• Pesquisador responsável: Luis Rogerio de Oliveira Hein
• Beneficiário: Fernanda Theresa Bueno Calçada
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
• Assunto(s): Fadiga Microscopia de força atômica Processamento digital de imagens
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fadiga | fractografia quantitativa | microscopia de força atomica | processamento digital de imagens | Propagação de Trincas | reconstrução por extensão de foco | mecânica e mecanismos de fratura

Resumo

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 o mapeamento topográfico usando microscopia de força atômica, 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 superfícies de fadiga em ligas metálicas. Assim, visa oferecer suporte experimental e avaliar novos modelos analíticos para o estágio II de propagação de trincas por fadiga, como os propostos em trabalhos das Universidade de Parma e da Politécnica de Torino, liderados por Andrea e Alberto Carpinteri e Marco Paggi. No desenvolvimento desses modelos, o caráter auto-afim é considerado para adaptar o modelo de Paris, ajustando sua constante C por uma escala multifractal, visando eliminar as restrições das constantes de Paris quanto ao tamanho das trincas de nucleação. Contudo, os autores citados não investigam experimentalmente as superfícies formadas durante o processo de fadiga e, assim, os objetivos principais desta proposta são criar a metodologia e implementar alguns estudos quantitativos para testar o emprego da abordagem multifractal na adaptação dos modelos de propagação estável de trincas por fadiga.Os materiais analisados serão corpos de prova fraturados em ensaios de propagação de trincas de ligas como o aço 300M e uma liga de alumínio da série AA 7XXX, 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 de força atômica também serão empregadas, quando o comportamento das oscilações de relevo for comedido o bastante para seu uso, em regiões de comportamento aproximadamente linear elástico, visando testar os limites de auto-similaridade ou auto-afinidade das superfícies.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CALÇADA, Fernanda Theresa Bueno. Análise do comportamento fractal da propagação de trinca por fadiga em aço 300M e liga de alumínio AA7475. 2012. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá Guaratinguetá.