Utilização da função Kill and Birth Elements para a simulação do Método do Furo na medição de Tensões Residuais
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Neste trabalho pretende-se analisar a aplicação da função Kill and Birth elements, existente no código comercial de elementos finitos ANSYS® na simulação do método do furo, que é vulgarmente utilizado para a medição de tensões residuais. Serão elaboradas três abordagens: validação da simulação recorrendo a um provete com uma tensão uniforme pré-definida [1]; determinação dos coeficientes de calibração [2] e a simulação de tensões residuais não uniformes em profundidade recorrendo ao método do furo incremental, neste caso faz-se a comparação dos resultados obtidos com os valores medidos experimentalmente [2, 3]. A primeira abordagem é feita para o caso duma placa fina sujeita a um campo de tensões unixial, sobre a qual é colado uma roseta de extensómetros para a medição de tensões residuais, executa-se um furo com um diâmetro de 1,8 mm. A simulação deste ensaio envolve a aplicação da função Kill dos elementos correspondentes à região do furo fazendo de seguida a integração das secções correspondentes aos extensómetros. Na segunda abordagem determina-se numericamente os coeficientes de calibração Aij e Bij que serão utilizados para a terceira abordagem em que faz-se a simulação do método do furo incremental (método integral) para o caso dum provete granalhado, no qual as tensões residuais variam de forma muito pronunciada em profundidade.
REFERÊNCIAS
[1] M. R. James, and J. Lu, “Handbook of Measurement of Residual Stresses”, Edit. Jian Lu, The Fairmont Press, Inc. United States, (1996).
[2] J. E. Ribeiro, “Caracterização Experimental e Numérica de Campos de Tensões Residuais Provocadas por Processos de Fabrico, Tese de Doutoramento, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, (2006).
[3] Y. J. Min, M. Hong, Z. Xi, , J Lu, “Determination of residual stress by use of phase shifting moiré interferometry and hole-drilling method”, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 44, pp. 68-79, (2006).
Para medição de tensões residuais instaladas em componentes ou estruturas, é
normalmente utilizado o método do furo. Trata-se de um método experimental que pode ser
simulado numericamente, através das funções “KILL and BIRTH”. Neste trabalho serão
apresentados três simulações de aplicação à mecânica experimental. Na primeira aplicação
é efectuada a validação da simulação recorrendo a um provete submetido a um estado de
tensão uniforme pré definido. A segunda aplicação é utilizada para determinação dos
coeficientes de calibração, inerente ao método utilizado. A terceira aplicação serve para
validar experimentalmente os valores determinados na medição de tensões residuais não
uniformes em profundidade.
