Fretting fatigue of 6201 aluminum alloy wires of overhead conductors : experiments and life prediction

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Autor(es): dc.contributorCastro, Fábio Comes de-
Autor(es): dc.creatorMatos, Ian de Medeiros-
Data de aceite: dc.date.accessioned2021-10-14T18:36:23Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2021-10-14T18:36:23Z-
Data de envio: dc.date.issued2020-07-06-
Data de envio: dc.date.issued2020-07-06-
Data de envio: dc.date.issued2020-03-06-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://repositorio.unb.br/handle/10482/39014-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/635634-
Descrição: dc.descriptionNeste trabalho, ensaios de fadiga por fretting são conduzidos em dois fios cruzados feitos da liga de alumínio 6201-T81 retirados de um Cabo de Alumínio Liga 900 MCM. Um modelo de fadiga não-local, que foi recentemente desenvolvido na Universidade de Brasília, é avaliado em termos de sua capacidade de prever vidas em fadiga e orientações de plano crítico dos fios. O modelo de contato elasto-plástico utilizado na metodologia de previsão de vida é avaliado em relação a sua capacidade de prever os tamanhos das marcas de contato. Os ensaios de fadiga foram realizados em um equipamento de fretting de quatro atuadores, onde os fios são comprimidos um contra o outro por uma força normal constante e um dos fios é submetido a um carregamento axial com amplitude constante. O modelo de fadiga usa uma tensão média sobre uma zona de dano para levar em conta o alto gradiente de tensão abaixo da superfície de contato. Uma versão baseada em tensão do parâmetro de Smith,Watson e Topper com uma interpretação de plano crítico é utilizada para quantificar o dano por fadiga. A implicação de se adotar um comportamento material linear elástico ou elástico-perfeitamente plástico no modelo de contato utilizado para previsão de vida em fadiga é investigada. Observou-se que as vidas dos corpos de prova de fios podem ser afetadas pelas magnitudes da força normal e da força média axial. Um regime de fretting de escorregamento parcial foi identificado em todos corpos de prova e as falhas iniciaram-se nas extremidades do maior eixo das marcas de contato. As vidas em fadiga estimadas utilizando as tensões cíclicas extraídas do modelo de contato linear elástico foram excessivamente conservativas. Por outro lado, o uso de um comportamento material elásticoperfeitamente plástico melhorou significativamente as estimativas de vida, estando a maior parte das vidas estimadas enquadradas em fatores de cinco das vidas observadas. O modelo de fadiga foi capaz de descrever as orientações iniciais das trincas observadas nos corpos de prova de fios com razoável acurácia. Os tamanhos das marcas de contato também foram previstos com razoável acurácia pelo modelo de contato elasto-plástico dos fios.-
Descrição: dc.descriptionCAPES-
Descrição: dc.descriptionIn this work, fretting fatigue tests are conducted on two crossed wires made of aluminum alloy 6201-T81 taken from the All Aluminum Alloy Cable 900 MCM conductor. A nonlocal stressbased fatigue model, which was recently developed at the University of Brasilia, is evaluated in terms of its capability to predict the fatigue lives and the critical plane orientations of the wires. The elastic-plastic contact model used in the fatigue life prediction methodology is evaluated with respect to its capability to predict the sizes of the contact marks. The fatigue tests were performed on a four-actuator fretting apparatus in which the wires are pressed against each other by a constant normal force and one of the wires is subjected to a constant amplitude axial loading. The fatigue model uses an average stress over a damage zone to account for the high stress gradient beneath the contact surface. A stress-based version of the Smith, Watson, and Topper parameter with a critical plane interpretation is used to quantify the fatigue damage. The implication of adopting a linear elastic or an elastic-perfectly plastic material behavior in the contact model used for fatigue life prediction is investigated. It was observed that the lives of the wire specimens can be affected by the magnitudes of the normal force and mean axial force. A partial slip fretting regime was identified in all specimens and failures initiated at the extremity of the major axes of the contact marks. Fatigue lives estimated using the cyclic stresses outputted from the linear elastic contact model were overly conservative. On the other hand, the use of an elastic-perfectly plastic material behavior in the contact model significantly improved life estimation, with most of the estimated lives falling within factors of five of the observed lives. The fatigue model was capable of describing the early crack orientations observed in the wire specimens with reasonable accuracy. The sizes of the contact marks were also reasonably well predicted using the elastic-plastic contact model of the wires.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Direitos: dc.rightsAcesso Aberto-
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Palavras-chave: dc.subjectEngenharia mecânica-
Palavras-chave: dc.subjectCondutores elétricos - fadiga-
Título: dc.titleFretting fatigue of 6201 aluminum alloy wires of overhead conductors : experiments and life prediction-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
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