Banca de QUALIFICAÇÃO: Roberto Azevedo da Costa

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Roberto Azevedo da Costa
DATA : 17/04/2026
HORA: 10:00
LOCAL: Microsoft TEAMS
TÍTULO:

Fadiga de Alto Ciclo de Materiais Metálicos Contendo Microdefeitos: Estudo Experimental e Modelagem no Aço SAE 1045

PALAVRAS-CHAVES:

microdefeitos; previsão de vida em fadiga; carregamento multiaxial; efeito da tensão média

PÁGINAS: 91
RESUMO:

A presença de microdefeitos — sejam eles intrínsecos ao processo de fabricação, como porosidades e inclusões não metálicas, ou resultantes da ação do ambiente — constitui um dos principais desafios à integridade estrutural de componentes submetidos a carregamentos cíclicos. Em materiais metálicos de engenharia, essas descontinuidades microscópicas atuam como concentradores de tensões locais, antecipando a nucleação de trincas por fadiga. A severidade desses microdefeitos não é ditada apenas por sua dimensão absoluta, mas por uma complexa interação entre sua morfologia, orientação em relação ao eixo de carregamento e a microestrutura circundante. Consequentemente, a presença dos microdefeitos acelera o processo de falha por fadiga, exigindo abordagens de projeto tolerantes ao dano que transcendam as metodologias clássicas baseadas em corpos de prova lisos. Este projeto de tese investigou a fadiga de alto ciclo na presença de microdefeitos superficiais, focando no aço SAE 1045. O trabalho combina uma extensiva campanha experimental multiaxial com a avaliação de um modelo de crescimento de trincas pequenas. Tal modelo incorpora um parâmetro do tipo Walker com uma interpretação de plano crítico para considerar estados multiaxiais de carregamento com tensão média, utilizando o parâmetro √área para quantificar o tamanho do microdefeito. Foram utilizados corpos de prova contendo microfuros artificiais (cilíndricos e oblongos) introduzidos por microfresamento, mantendo-se um tamanho constante de √área = 400 μm para ambas as geometrias. As investigações abrangeram dados inéditos de ensaios sob carregamentos de tração-compressão e torção, uniaxiais e combinados (em fase e fora de fase), contemplando o efeito da tensão média. Na primeira fase do estudo, o modelo de crescimento de trincas foi aplicado aos dados multiaxiais do microdefeito cilíndrico. As predições de vida mostraram boa concordância com os dados experimentais, situando a maioria dos pontos dentro de uma banda de dispersão de fator 4 e superando o parâmetro de Smith–Watson–Topper (SWT) na presença de tensão média. Além disso, as orientações das trincas observadas corroboraram as direções previstas pelo modelo, demonstrando que o modo de falha do aço SAE 1045 é dominado por tensões trativas. Na segunda fase, avaliou-se o efeito da forma dos microdefeitos comparando os dados de tração-compressão dos microfuros cilíndricos e oblongos, com e sem tensão média. Os resultados experimentais revelaram que, embora possuam a mesma √área = 400 μm, os microfuros oblongos apresentam uma vida em fadiga superior, associada a um atraso na fase de iniciação das trincas capturado via microscopia confocal. Essa sobrevida é coerente com a análise por elementos finitos, que indicou uma menor concentração de tensões no ponto crítico do microfuro oblongo. Contudo, tanto o modelo de crescimento de trincas quanto a Teoria das Distâncias Críticas apresentaram predições conservadoras, não capturando integralmente esse efeito de "suavização" geométrica do microfuro oblongo no aço 1045. Em contrapartida, para os dados experimentais de um aço SAE 1020 retirados da literatura, o efeito de forma foi menos pronunciado, possivelmente devido à maior ductilidade do material, que favorece a plasticidade local e acelera a iniciação da trinca. Os achados deste trabalho ressaltam que, embora modelos baseados na Mecânica da Fratura Linear Elástica e no parâmetro √área sejam eficazes para previsões de engenharia em estados multiaxiais, eles podem apresentar limitações ao negligenciar a fase de iniciação da trinca em geometrias de microdefeitos menos severas. Concluiu-se que a vida em fadiga na escala microscópica é governada por uma competição entre a severidade geométrica do entalhe e as propriedades de plasticidade do material, sugerindo que o refinamento de modelos futuros deve considerar a elastoplasticidade na vizinhança do microdefeito para uma melhor descrição de materiais com diferentes ductilidades.

MEMBROS DA BANCA:
Externo ao Programa - 1353395 - ANDRE LUIS RODRIGUES ARAUJO - nullPresidente - 1646090 - FABIO COMES DE CASTRO
Interno - 1249764 - JORGE LUIZ DE ALMEIDA FERREIRA
Interno - 1345908 - JOSE ALEXANDER ARAUJO
Externo à Instituição - RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE JÚNIOR - UFRN