Author(s):
Nunes, Romeo Ramada 
Date: 2014
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10348/3030
Origin: Repositório da UTAD
Subject(s): Fadiga dos materiais; Aço; 620.178(043); 624.014(043)
Document details
Caracterização do comportamento à fadiga oligocíclica extrema do aço X52 recorr...
Description
Tubagens, em particular os oleodutos e gasodutos podem sofrer deformações de elevada intensidade e curta duração (Nf=1-100 ciclos), quando estes se encontram sujeitos a condições de carga extremas originadas por sismos, furacões, cargas acidentais entre outras ações extremas. De acordo com estes cenários de carregamento, podem ocorrer deslocamentos laterais por flexão nas tubagens de elevada amplitude que podem originar danos irreversíveis no material. O presente trabalho tem como objetivo a caracterização do comportamento à fadiga de muito curta duração (ULCF) do aço X52 fornecido em tubos, recorrendo a ensaios de dobragem/flexão cíclicos. Este estudo inclui um programa experimental de ensaios no domínio ULCF, incluindo provetes lisos e entalhados. O programa experimental é complementado por um programa de simulações por elementos finitos, recorrendo ao software ABAQUS ® 6.12. Este estudo numérico visou a identificação dos parâmetros intervenientes nos modelos de previsão do comportamento à fadiga. Estes parâmetros, tais como a deformação plástica equivalente acumulada, a triaxilidade e o índice de crescimento de vazios são geralmente incluídos nos modelos de dano monotónico e de fadiga oligocíclica; no entanto o processo de fratura no domínio ULCF apresenta características típicas dos mecanismos de fratura monotónica e de fadiga oligocíclica, por consequência, torna-se importante a compreensão destes dois mecanismos de fratura. Vários modelos de previsão da vida à fadiga no domínio ULCF, disponíveis na literatura, são aplicados e validados no presente estudo. Estes modelos são previamente identificados e calibrados usando informação experimental disponível na literatura. Pipelines may experience large deformations during a reduced number of cycles (Nf=1- 100 cycles), when subjected to extreme loading conditions (e.g. hurricanes, support settlements, earthquakes). In accordance with these loading scenarios, a lateral movement can be applied to the pipeline inducing bending stresses/deformation and consequent damage. This work aims to characterize ultra-low cycle fatigue (ULCF) behaviour of X52 steel pipe under bending. An experimental program was carried out to derive ULCF data for smooth and notched specimens. Finite element analysis, performed in ABAQUS® 6.12 were also used in order to identify parameters involved in fatigue models prediction. These parameters (e.g. accumulated plastic strain, stress triaxiality, void growth index) are typically included in monotonic and LCF formulation, however ULCF fracture process shows characteristics typical of both monotonic and LCF damaging mechanisms, therefore the understanding of these two limiting damaging mechanisms is important. The validation of several models for ULCF life prediction, available in the literature, was performed in this work. Models were previously calibrated/identified using data published elsewhere for the X52 steel. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
Tubagens, em particular os oleodutos e gasodutos podem sofrer deformações de elevada intensidade e curta duração (Nf=1-100 ciclos), quando estes se encontram sujeitos a condições de carga extremas originadas por sismos, furacões, cargas acidentais entre outras ações extremas. De acordo com estes cenários de carregamento, podem ocorrer deslocamentos laterais por flexão nas tubagens de elevada amplitude que podem originar danos irreversíveis no material. O presente trabalho tem como objetivo a caracterização do comportamento à fadiga de muito curta duração (ULCF) do aço X52 fornecido em tubos, recorrendo a ensaios de dobragem/flexão cíclicos. Este estudo inclui um programa experimental de ensaios no domínio ULCF, incluindo provetes lisos e entalhados. O programa experimental é complementado por um programa de simulações por elementos finitos, recorrendo ao software ABAQUS ® 6.12. Este estudo numérico visou a identificação dos parâmetros intervenientes nos modelos de previsão do comportamento à fadiga. Estes parâmetros, tais como a deformação plástica equivalente acumulada, a triaxilidade e o índice de crescimento de vazios são geralmente incluídos nos modelos de dano monotónico e de fadiga oligocíclica; no entanto o processo de fratura no domínio ULCF apresenta características típicas dos mecanismos de fratura monotónica e de fadiga oligocíclica, por consequência, torna-se importante a compreensão destes dois mecanismos de fratura. Vários modelos de previsão da vida à fadiga no domínio ULCF, disponíveis na literatura, são aplicados e validados no presente estudo. Estes modelos são previamente identificados e calibrados usando informação experimental disponível na literatura. Pipelines may experience large deformations during a reduced number of cycles (Nf=1- 100 cycles), when subjected to extreme loading conditions (e.g. hurricanes, support settlements, earthquakes). In accordance with these loading scenarios, a lateral movement can be applied to the pipeline inducing bending stresses/deformation and consequent damage. This work aims to characterize ultra-low cycle fatigue (ULCF) behaviour of X52 steel pipe under bending. An experimental program was carried out to derive ULCF data for smooth and notched specimens. Finite element analysis, performed in ABAQUS® 6.12 were also used in order to identify parameters involved in fatigue models prediction. These parameters (e.g. accumulated plastic strain, stress triaxiality, void growth index) are typically included in monotonic and LCF formulation, however ULCF fracture process shows characteristics typical of both monotonic and LCF damaging mechanisms, therefore the understanding of these two limiting damaging mechanisms is important. The validation of several models for ULCF life prediction, available in the literature, was performed in this work. Models were previously calibrated/identified using data published elsewhere for the X52 steel. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
Document Type
Master Thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Jesus, Abílio Manuel Pinho de; Fernandes, António Augusto
Language Portuguese
Advisor(s) Jesus, Abílio Manuel Pinho de; Fernandes, António Augusto
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