Procedimento CTOD

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O que e o que mede o CTOD? CTOD Crack Tip Opening Displacement, ou seja, tamanho de abertura na ponta da trinca medida em milmetros. Essa medida feita para se medir a tenacidade do material ou capacidade de resistir propagao de uma possvel trinca ou defeito na estrutura de um componente.

Procedimento para medio do CTOD.Etapa 1 Escolha, dimensionamento do CP e dispositivos para ensaio. a) Analise critica do tipo de operao e carregamento a qual o material estar sujeito. b) Ento, definir em qual orientao do componente se deseja medir a tenacidade fratura. i. Em toda a espessura do componente ii. Transversalmente iii. Longitudinalmente iv. Radialmente c) Aps passo (b) verificar a possibilidade de retirada do CP ( quando houver disponibilidade de material utilizar CP SE(B) seco retangular segundo caso utilizar CP C(T) e em casos especficos utilizar CPs SE(B) seco quadrada e A(B). d) Confeco do CP e do entalhe. Obs: Seguir relao entre as dimenses (W, B,S) descritas pelas figuras 2,3,6,7,9 e 10 presentes na norma ASTM E1290, no apenas para os CPs mas tambm para os dispositivos (fixadores, pinos e clevis) dos testes. 1

CP SE(B) seco retangular -

CP SE(B) seco quadrada

CP A(B) -

Dispositivo de fixao e pinos do ensaio tipo dobramento em trs pontos

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Dispositivo de fixao (clevis) do ensaio tipo trao

CP1 C(T)

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CP2 C(T) -

Obs2: O entalhe de pr-trincamento deve ter ngulo que pode variar entre 30 e 60 (sempre dando preferncia a ngulos menores que facilitam o crescimento ideal da trinca de fadiga), e o valor de N (indicado na figura abaixo) para entalhes estritos deve ser de no mximo 0,01W e para entalhes largos deve ser de no mnimo 0,063W ou 6,25mm (o que for maior). J com o raio do entalhe deve 0,08mm ou menor, para um entalhe em V.

Obs3: Quanto ao comprimento do entalhe (a0) a norma no determina um comprimento ideal logo este deve ter um comprimento varivel dependendo da razo (a/W) que desejasse obter no final. Sempre lembrando que a trinca de fadiga deve ter um comprimento mnimo de 1,3mm ou 2,5% de W, logo o entalhe deve permitir que aps o crescimento da trinca de fadiga a razo (a/W) esperada seja alcanada.

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Etapa 2 Pr-trincamento por fadiga. a) Calcular carga mxima de pr-trincamento segundo K1c Max. para determinadas situaes conforme descrito no procedimento 7.4.6 da norma ASTM E1290.(utilizar tabelas do Excel) Kmax = Y * Pmax / (B * W/) Pmax = (Kmax * B * W/) / Y Onde, Y uma fator de correo geomtrico; Pmax a carga mxima; B a espessura; e W a largura do CP Obs1: Utilizar tabelas 1 e 2 para calcular o Y. Obs2: necessrio saber qual a razo a0/W que deseja-se obter. Obs3: Caso a carga mxima seja hiper estimada a zona deformada na ponta da trinca pode influenciar no resultado do ensaio. Obs4: Pode-se realizar a abertura da pr trinca em duas etapas, uma primeira onde a carga mxima maior ( abertura de trinca mais rpida) e uma segunda etapa onde a carga mxima menor (melhor controle do tamanho da trinca inicial). b) Utilizar a freqncia que se achar adequado para abertura da trinca, pode-se utilizar a maior freqncia possvel.(determinada pela maquina a ser utilizada) c) Utilizar curva senoidal com R = Pmin / Pmax = 0.1 para o ciclo de carregamento, ou seja, carga mnima deve ser igual a 10% da carga mxima. d) A pr trinca de fadiga deve ter no mnimo 2,5% de W ou 1,3mm de afastamento do fim do entalhe usinado. Obs1: A carga mxima que o CP ir resistir durante o ensaio em si ser entre 3 e 4 vezes a carga mxima utilizada para o pr trincamento, essa informao faz necessria para saber se a capacidade de carga da maquina de trao ser suficiente para realizar o ensaio. OBS2: A pr trinca de fadiga deve crescer sempre de forma perpendicular a tenso aplica de forma uniforme em toda a espessura do CP e deve estar no centro do entalhe como na figura abaixo:

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Etapa 3 Procedimento de ensaio do CP previamente trincado por fadiga. a) Utilizar taxa de carregamento tal que o fator de intensidade de tenses do material esteja entre 0,55 e 2,00 MPa m/s. b) Quanto a temperatura recomendado manter-se a temperatura o mais prximo possvel da temperatura de trabalho do componente tendo uma variao mxima de +- 2C. Quando se for utilizar um meio liquido para estabelecer a temperatura deve-se manter o CP no meio liquido ou gasoso por pelo menos 30 s/mm de espessura aps a superfcie ter atingido a temperatura de ensaio. c) TESTE CP SE(B) e A(B) Instalar o dispositivo de fixao e posicionar o CP de forma que a linha de carregamento seja exatamente no centro (entalhe) do CP, posicionamento segundo figura 2 da ASTM E1290, fixar o clip gage e realizar dobramento em trs pontos com taxa previamente descrita no item (a) registrando em grfico uma curva de carga(P) versus deslocamento medido pelo clip gage.

d) TESTE CP C(T) Prender o CP nos clevis atravs dos pinos de fixao, fixar o clip gage no entalhe e realizar trao com taxa previamente descrita no item (a) registrando em grfico uma curva de carga(P) versus deslocamento medido pelo clip gage. Para minimizar os erros de movimentao/deformao dos pinos e de excentricidade de carregamento por desalinhamento, os pinos devem ser montados com um deslocamento horizontal mximo entre seus eixos de 0,8mm.

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OBS1 Em caso de uma descontinuidade no ensaio por algum motivo no sistema de teste, ou por que o clip gage atingiu o seu afastamento mximo, ou por algum erro no sistema de aquisio de dados do grfico, o teste deve ser considerado INVALIDO. OBS2 Em casos de CP C(T) pode se utilizar facas para prender o clip gage como mostrado na figura abaixo e especificado na figura 4 da ASTM E1290, onde tambm se especifica que em CPs SE(B) e A(B) h possibilidade da confeco de um pequeno entalhe na ponta do entalhe original para o posicionamento do clip gage. Figura da norma para CP C(T) -

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Figura mostrando na pratica o posicionamento do clip gage em CP C(T) -

Figura da norma para CP SE(B) e A(B), indicando tipo de usinagem que se permite fazer para fixao do clip gage no CP -

Etapa 4 Calculo do CTOD a) O grfico de carga versus abertura de trinca medida pelo clip gage obtido no ensaio ser como um dos cinco mostrados na figura abaixo:

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Os casos (I) e (II) fornecem o CTOD (c) critico, que ocorre quando h pouca deformao plstica (fratura quase que totalmente por clivagem), e pode ser calculado utilizando o deslocamento Vp para a carga Pc e o deslocamento elstico Vc. Os casos (III) e (IV) fornecem o CTOD (u) com uma propagao de trinca estvel, a>0,2mm seguido de uma propagao instvel, utiliza-se o deslocamento Vp para a carga Pu e o deslocamento elstico Vu para calcul-lo. O caso (V) fornece o CTOD (eot) correspondente a propagao lenta de trinca estvel (de maneira totalmente dctil), e utiliza-se o deslocamento Vp para a carga Peot e o deslocamento elstico Veot para calcul-lo. OBS1: Para saber se durante um pop-in trata-se de Pc e Vc ou Pu e Vu faz-se o calculo de um fator que representa o aumento do acumulo do complience devido a propagao da trinca, chamado fator F, onde se F>0,05 esse pop-in deve ser considerado e se F