Teste de crescimento de trincas por fadiga

A falha por fadiga é um processo em duas etapas que combina o início da fissura e o seu crescimento até à falha. A HBK oferece uma variedade de modelos de crescimento de trincas, bem como serviços completos de teste e caracterização que permitem estimar com precisão o crescimento de trincas.

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$AMCT crack growth test with extensometer and fractire gauge$

Curva de crescimento de trincas por fadiga

O comportamento do crescimento de trincas por fadiga é comumente representado por uma curva de taxa de crescimento de trincas, que ilustra como as trincas em um material se propagam sob carga cíclica.

Essa curva é normalmente dividida em três regimes: Região I, onde o crescimento da trincas é muito lento e influenciado pelo fator de intensidade de tensão limiar (∆K_th), abaixo do qual não ocorre crescimento mensurável; Região II, o regime de Paris, onde o crescimento da trincas segue uma tendência estável e previsível descrita pela lei de Paris com seu coeficiente específico do material (C) e expoente (n); e Região III, onde o crescimento da trincas acelera rapidamente à medida que se aproxima da resistência à fratura do material (K_c), levando à falha final.

AMCT crack growth test with extensometer

Teste de crescimento de trincas por fadiga

O teste de crescimento de trincas por fadiga geralmente começa com uma pré-trincagem para criar uma trinca inicial nítida e natural na ponta do entalhe, garantindo uma iniciação realista da trinca. Tradicionalmente, dois métodos principais têm sido utilizados: o método K-increasing para medir taxas de crescimento de trincas mais elevadas nas Regiões II e III, e o método K-decreasing para estimar taxas de crescimento baixas na Região I e determinar o fator de intensidade de tensão limite (∆Kth).

No entanto, o método de diminuição de K tem sido criticado por não ser conservador, produzindo frequentemente valores ∆Kth excessivamente elevados. Para evitar estimativas excessivamente otimistas, o AMCT adota o método CPCA (Compression-Precracking Constant Amplitude) proposto pelo Prof. Newman [1]. O método CPCA minimiza os problemas associados ao fechamento de trincas induzido pela plasticidade, permitindo assim a medição da taxa efetiva de crescimento de trincas nas três regiões.

Os testes de crescimento de trincas por fadiga permitem que os engenheiros projetem componentes com margens de segurança adequadas, estabeleçam intervalos de inspeção e apliquem abordagens de tolerância a danos que melhoram a durabilidade e a confiabilidade em aplicações exigentes, como as indústrias aeroespacial, energética e automotiva.

[1] Newman Jr, J. C., & Yamada, Y. (2010). Métodos de pré-fissuração por compressão para gerar dados próximos do limiar da taxa de crescimento de fissuras por fadiga. Revista Internacional sobre Fadiga, 32(6), 879-885. [Online] https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2009.02.030

Principais benefícios do teste de crescimento de trincas por fadiga

Fornece propriedades materiais essenciais para a indústria aeroespacial:
- Coeficiente e expoente de Paris (C e n)
- Limiar de crescimento de trincas por fadiga (∆K_th)
- Resistência à fratura estimada (K_Ic)
- Exponente da razão R de Walker (p)
- Parâmetro WholeLife / TotalLife (ρ*)
- Parâmetros de Forman
- Os parâmetros de Austen
Aumente a durabilidade e a confiabilidade do produto com uma abordagem de tolerância a danos.

$AMCT crack growth test with extensometer and fractire gauge (front view)$

$AMCT specimen with fracture guage and quantumX$

Capacidades de teste

Técnicas de monitoramento do comprimento de trincas
- Medidores de fratura
- Medidores de deslocamento de abertura de fissura (COD)
- Câmeras

Geometrias das amostras
- Tensão compacta (CT)
- Tensão de fissura de borda única com carga excêntrica (ESET)

Método de aumento K
Pré-fissuração por compressão-compressão

Teste de conformidade com as normas

ASTM E647-24 - Método de ensaio padrão para medição das taxas de crescimento de trincas por fadiga
BS ISO 12108 : 2018 - Materiais metálicos - Ensaios de fadiga - Método de crescimento de trincas por fadiga
Os testes são realizados seguindo uma combinação das melhores práticas das normas.

Abordagem de pré-fissuração por compressão-compressão e carga de amplitude constante

Elimina o fechamento de trincas induzido pela plasticidade
Calcule o ∆K_th efetivo.
Método de teste adequado para os três regimes

Resultados para CAE

Tranquilidade com dados analisados - Realizamos uma análise abrangente dos dados dos resultados dos testes.
Resultados para CAE - Fornecemos parâmetros prontos para uso em CAE e simulação. Os dados podem ser facilmente importados para o nCode DesignLife:
- Crescimento de trincas: Uma abordagem convencional da mecânica da fratura para estimar a vida útil sob fadiga, apresentando múltiplas leis de crescimento, múltiplos algoritmos de looping e um modelo de retardamento opcional.
- Vida inteira: Uma abordagem moderna que unifica as fases de iniciação e propagação, combinando os princípios da vida útil da deformação e da mecânica da fratura, juntamente com um modelo de plasticidade multiaxial da ponta da fissura que leva em consideração os efeitos da tensão média e do retardamento da sobrecarga. Principais características: Previsão de vida por fadiga e correlação Test-CAE

Confiança e Fiabilidade - Fornecemos curvas de projeto para otimização de produtos.

Documentos técnicos

Halfpenny, A., Bagni, C., Vervoort, S. e Chabod, A. (2025) "Da Lei de Paris ao Método 'Total-Life': Uma revisão abrangente das leis e modelos de crescimento de trincas por fadiga, NAFEMS World Congress 2025, Salzburgo, Áustria. [Online]. Available: https://www.nafems.org/publications/resource_center/nwc25-0007000-paper/.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. e Vervoort, S. (2025) "Uma revisão abrangente das leis e modelos de crescimento de trincas por fadiga", Procedia Structural Integrity, 75, pp. 219-233.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. e Vervoort, S. (2025) "Método 'Total-Life': obtenção de previsões precisas da vida útil sob fadiga através da combinação da vida útil sob deformação e da mecânica da fratura", Procedia Structural Integrity, 75, pp. 234-244.

ISO standards quality control assurance warranty business technology concept.; Shutterstock ID 1253334961

Credenciado

A AMCT da HBK é uma instalação de testes de fadiga consolidada, com mais de 25 anos de experiência operacional e certificação ISO 9001:2015.

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