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Authors
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Abstract(s)
Inspection and maintenance are important processes in the aeronautical field. The processes
suffered a significant evolution over the years, due to the strong development and growth of
aeronautical fleets. To guarantee aircraft safety, all critical damage should be intercepted in
due time before it become an irreversible damage and compromise the entire structure.
In this dissertation a methodology to create fatigue cracks of a certain dimension to be used
on the qualification of NDT processes was developed. The methodology was developed based
on numerical approaches, working with 2mm thick cracked specimens. For the qualification of
the NDT process, the objective was to create a shallow fatigue crack on a specimen. A fourpoint
bending test was modelled to restrain the crack propagation direction through thickness.
Abaqus®, a finite element method software, is used to determine the stress intensity factor
along the crack propagation, followed by a mathematical approach using Paris Law which is also
presented to determine the crack growth along with the number of cycles. Using the software
NASGRO® it was possible to determine the number of fatigue cycles that are needed for a crack
starting at the initial notch to achieve the desired dimensions.
The results portrayed indicate that the four-point bending test is an appropriate choice to create
the crack with the imposed dimensions. By the use of the finite element method software, it
is observed that the stress intensity factor is higher in the crack tip and it assumes the lower
value in the notch tip. With the values of stress intensity factor, a verification study of the
values was made in the Paris Law domain. A relation between the number of fatigue cycles and
the values of stress intensity factor was achieved, meaning that, with the increase of fatigue
cycles, the stress intensity factor also increases and consequently, the crack tends to develop
into the thickness specimen.
Inspeções e manutenções são processos importantes na indústria aeronáutica. Os processos sofreram uma evolução significante ao longo dos anos devido ao forte desenvolvimento das frotas aeronáuticas. Para garantir a segurança da aeronave, todos os danos críticos devem ser intercetados no tempo devido antes de se tornarem danos irreversíveis que comprometam toda a estrutura. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia para criar fendas de fadiga de uma certa dimensão para serem usadas na qualificação de processos de inspeção não destrutivos. A metodologia foi desenvolvida tendo por base métodos numéricos, trabalhando com provetes de espessura de 2mm com entalhe pré-existente. Para a qualificação dos processos de inspeção não destrutivos, o objetivo passou por criar uma fenda de fadiga não penetrante no provete. Um teste de flexão a quatro pontos foi modelado para restringir a direção da propagação da fenda em espessura. Abaqus®, um software de modelação de elementos finitos, é também usado para determinar o fator de intensidade de tensão ao longo da propagação da fenda, seguida de uma abordagem matemática usando a lei de Paris é também apresentado para determinar a propagação da fenda com o número de ciclos. Usando o software NASGRO® foi possível determinar o número de ciclos de fadiga que são necessários para que uma fenda iniciada no entalhe inicial se propague até à dimensão pretendida. Os resultados obtidos indicam que o teste de flexão a quatro pontos é uma escolha apropriada para criar a fenda com as dimensões impostas. Com o uso do software de modelação de elementos finitos, foi observado que o fator de intensidade de tensão é maior na fenda final e assume o menor valor para a fenda inicial. Com os valores do fator de intensidade de tensão, foi feito um estudo de verificação dos valores no domínio da Lei de Paris. Uma relação entre os ciclos de fadiga e os valores do fator de intensidade de tensão foi alcançada, significando que, com o aumento dos ciclos de fadiga e os valores do fator de intensidade de tensão também aumenta e consequentemente, a fenda tende a desenvolver ao longo da espessura do provete.
Inspeções e manutenções são processos importantes na indústria aeronáutica. Os processos sofreram uma evolução significante ao longo dos anos devido ao forte desenvolvimento das frotas aeronáuticas. Para garantir a segurança da aeronave, todos os danos críticos devem ser intercetados no tempo devido antes de se tornarem danos irreversíveis que comprometam toda a estrutura. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia para criar fendas de fadiga de uma certa dimensão para serem usadas na qualificação de processos de inspeção não destrutivos. A metodologia foi desenvolvida tendo por base métodos numéricos, trabalhando com provetes de espessura de 2mm com entalhe pré-existente. Para a qualificação dos processos de inspeção não destrutivos, o objetivo passou por criar uma fenda de fadiga não penetrante no provete. Um teste de flexão a quatro pontos foi modelado para restringir a direção da propagação da fenda em espessura. Abaqus®, um software de modelação de elementos finitos, é também usado para determinar o fator de intensidade de tensão ao longo da propagação da fenda, seguida de uma abordagem matemática usando a lei de Paris é também apresentado para determinar a propagação da fenda com o número de ciclos. Usando o software NASGRO® foi possível determinar o número de ciclos de fadiga que são necessários para que uma fenda iniciada no entalhe inicial se propague até à dimensão pretendida. Os resultados obtidos indicam que o teste de flexão a quatro pontos é uma escolha apropriada para criar a fenda com as dimensões impostas. Com o uso do software de modelação de elementos finitos, foi observado que o fator de intensidade de tensão é maior na fenda final e assume o menor valor para a fenda inicial. Com os valores do fator de intensidade de tensão, foi feito um estudo de verificação dos valores no domínio da Lei de Paris. Uma relação entre os ciclos de fadiga e os valores do fator de intensidade de tensão foi alcançada, significando que, com o aumento dos ciclos de fadiga e os valores do fator de intensidade de tensão também aumenta e consequentemente, a fenda tende a desenvolver ao longo da espessura do provete.
Description
Keywords
Ciclos de Fadiga Fator de Intensidade de Tensão Fendas Lei de Paris