Navegando por Autor "Vilela, Tamara Caroline Guimarães"

Agora exibindo 1 - 2 de 2

Efeito da razão R entre tensões e de sobrecargas na resistência ao crescimento de trinca por fadiga de dois aços perlíticos de aplicação em trilhos ferroviários.
(2019) Vilela, Tamara Caroline Guimarães; Godefroid, Leonardo Barbosa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Modenesi, Paulo José; Cândido, Luiz Cláudio
Este trabalho estudou os efeitos de algumas variáveis relacionadas à história de carregamento na resistência ao crescimento de trinca por fadiga de dois aços perlíticos utilizados em ferrovias brasileiras; um aço comum e um aço microligado ao V. O comportamento dos aços foi avaliado utilizando-se a metodologia da Mecânica de Fratura, por meio de ensaios de crescimento de trinca por fadiga (da/dN x ΔK). Os ensaios de fadiga foram realizados com a razão R = 0,1 e 0,7 aplicando dois modelos empíricos recentes, propostos por Al-Rubaie et al. (2008) e Jones et al. (2012) para previsão das curvas sigmoidais. Sobrecargas de tração foram aplicadas na ciclagem original sendo: uma sobrecarga em função do tamanho de trinca, dois valores distintos de sobrecarga para um tamanho de trinca fixo, e blocos compostos por diferentes números de ciclos de sobrecarga para um tamanho de trinca fixo. As superfícies de fratura das amostras ensaiadas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura para verificar o mecanismo de fratura nas três regiões de crescimento de trinca por fadiga. As superfícies de fratura também foram analisadas por microscopia de força atômica para confirmar a presença do mecanismo de fechamento de trinca induzido por rugosidade. Ambos os aços apresentaram sensibilidade à razão R entre tensões de carregamento em fadiga. Os dois modelos empíricos foram satisfatórios no tratamento dos dados experimentais, embora o modelo de Jones et al. seja mais simples de ser manipulado. Os aços estudados também apresentaram sensibilidade às sobrecargas de fadiga, o que pode representar um efeito positivo relacionado ao retardamento do crescimento de trinca com aumento de sobrecargas, mas também um efeito negativo, pois aumentando o tamanho de trinca onde a sobrecarga é aplicada e aumentando o número de ciclos de um bloco de sobrecargas, a intensidade do efeito de retardamento diminui ou desaparece. Esses resultados de fadiga são importantes para prever o comportamento real dos aços usados no setor ferroviário e para realizar um controle adequado de manutenção, evitando uma falha prematura e um consequente acidente catastrófico. Além disso, este estudo mostrou um melhor comportamento do aço comum, indicando que uma combinação adequada de uma composição química simples e um processamento termomecânico apropriado pode fornecer um aço que atenda as especificações padronizadas para aplicação em trilhos ferroviários sem a necessidade de adições de elementos microligantes que podem tornar o produto final mais caro.
Effect of chemical composition and microstructure on the fatigue crack growth resistance of pearlitic steels for railroad application.
(2019) Godefroid, Leonardo Barbosa; Moreira, Luiza Pessoa; Vilela, Tamara Caroline Guimarães; Faria, Geraldo Lúcio de; Cândido, Luiz Cláudio; Pinto, Elisângela Silva
This work characterized the microstructure and evaluated the mechanical behavior of two pearlitic steels used in Brazilian railroads, a C-Mn-Si steel and a V-microalloyed steel. The microstructures were observed by light optical, scanning electron and atomic force microscopy. Prior austenite grain size, pearlite colony size and pearlite interlamelar spacing were measured. Continuous cooling transformation diagrams for both steels were obtained. The mechanical behavior was evaluated by tensile tests, hardness tests, fracture toughness tests (linear elastic fracture mechanics - KIC), and fatigue crack propagation tests (da/dN×ΔK). The fatigue tests were performed with different R-ratios (R=0.1 and 0.7) applying two recent empirical models proposed by Rubaie et al. (2008) and Jones et al. (2012) to predict the material behavior. Different loading histories including overloads in function of the crack size were also applied. The fracture surfaces of all tested specimens were analyzed by scanning electron and atomic force microscopy. The presence of vanadium in steel can certainly provide a more refined microstructure, changing the mechanical properties. However, an appropriate range of simple chemical composition and an adequate thermomechanical processing can provide a steel in accordance to standard specifications for railroad application without the need of microalloying element additions that could make the final product more expensive. In the specific case of fatigue, both steels presented a dependence to fatigue R-ratio. The two empirical models were satisfactory aiming to fit the experimental data, although the equation of Jones et al. is simpler to be manipulated. The studied steels also had a dependence to fatigue overloads that can represent a positive effect related to crack growth retardation with increasing fatigue overloads, but also a negative effect, because increasing the crack size for which the overload is applied and increasing the number of overloads, the intensity of retardation effect decreases. These fatigue results are important to predict the actual behavior of steels used in the railway sector and to perform a proper maintenance control, avoiding a premature failure and a consequent catastrophic accident.