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Fatigue behavior of forged inconel 718 including the effects of axial/ torsional loading and high temperature
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/713269
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Castro, Fábio Comes de | - |
| Autor(es): dc.contributor | vitorcaixeta11@gmail.com | - |
| Autor(es): dc.creator | Nascimento, Vítor Caixeta Fallieri | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2022-08-15T13:37:22Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2022-08-15T13:37:22Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-07-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-07-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-09-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-03-30 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://repositorio.unb.br/handle/10482/44190 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/713269 | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2022. | - |
| Descrição: dc.description | O objetivo deste trabalho é investigar os efeitos da alta temperatura no comportamento à fadiga do Inconel 718 forjado sob condições de carregamento axial/torcional. Para tanto, testes de fadiga controlados por deformação foram realizados à temperatura ambiente e 450 ◦C em corpos de prova tubulares de paredes finas extraídos de um disco de turbina forjado. Trajetórias de carregamento axial, torcional e proporcional foram testadas e todos os testes foram conduzidos a uma frequência de carregamento de 0.5 Hz com razões de deformação axial e de cisalhamento iguais a zero. A deformação equivalente de von Mises aplicada resultou em vidas de fadiga dentro da faixa de 104 a 106 ciclos, que é a vida típica do componente de interesse neste estudo. Sob esses níveis de carregamento e independente da temperatura, o Inconel 718 apresentou acomodamento elástico após o primeiro ciclo de carregamento. Devido ao comportamento elástico no regime estabilizado, o modo de controle de teste pôde ser alterado, passando a ser controlado por carga. A mudança no modo controle possibilitou o uso de frequências mais altas, que chegaram a até 5 Hz. Observou-se que para uma dada trajetória de carregamento e deformação equivalente prescrita, as vidas de fadiga dos testes a 450 ◦C foram maiores que a dos testes à temperatura ambiente. Além disso, as vidas mais longas foram observadas nos ensaios torcionais, seguidos dos ensaios proporcionais e axiais em todas as temperaturas e deformações equivalentes prescritas testadas. A capacidade do modelo de plasticidade cíclica proposto por Chaboche em descrever o comportamento cíclico do Inconel 718 também foi abordada. Este modelo simulou com sucesso o comportamento tensão-deformação deste material sob todas as condições de carregamento e temperaturas investigadas. Além disso, o comportamento de fratura do material foi examinado. Para ambas as temperaturas, os ensaios axiais falharam por trincas de tração Modo I, enquanto trincas de cisalhamento Modo II foram observadas nos ensaios torcionais e proporcionais. Após análises em microscópio eletrônico de varredura, concluiu-se que o modo de propagação transgranular foi o mecanismo de falha predominante em todas as condições testadas. Apesar disso, elementos de fratura intergranular foram identificados no local de iniciação das trincas dos ensaios proporcionais. A vida em fadiga do Inconel 718 foi estimada pelo critério de fadiga de Fatemi–Socie (FS) e pela versão multiaxial do modelo de Smith–Watson–Topper (SWT), resultando em estimativas dentro de um fator-de-dois para FS e de um fator-de-quatro para SWT. Além disso, as direções das trincas também foram determinadas pelos dois modelos de plano crítico usados e comparadas com a orientação das trincas observadas experimentalmente. O modelo SWT previu corretamente a direção das trincas dos ensaios axiais, enquanto o modelo FS foi mais preciso na determinação da orientação das trincas observadas nos ensaios torcionais. Nenhum dos dois modelos conseguiu prever corretamente os ângulos do plano crítico em todas as condições de carregamento testadas. | - |
| Descrição: dc.description | The goal of this work is to investigate the effects of high temperature on the fatigue behavior of forged Inconel 718 under axial/torsional loading conditions. To this end, straincontrolled traction, torsion, and proportional traction-torsion fatigue tests were performed at room temperature and 450 ◦C on thin-walled tubular specimens extracted from an as-forged turbine disk. All tests were conducted at a loading frequency of 0.5 Hz with axial and shear strain ratios equal to zero. The applied equivalent von Mises strain was such to result in fatigue lives within the range of 104 to 106 cycles, which is the typical life of the component of interest in this study. Under these loading levels and regardless of the temperature, Inconel 718 presented elastic shakedown after the first loading cycle. Due to the elastic behavior in the stabilized regime, the test control mode could be switched to load-controlled, enabling the use of higher frequencies, which reached up to 5 Hz. It was observed that for a given loading condition and prescribed equivalent strain, the fatigue lives of tests at 450 ◦C were longer than the room temperature tests. Moreover, the longest lives were observed in the torsion tests, followed by the proportional and traction tests in all temperature and prescribed equivalent strain tested. The capability of the cyclic plasticity model proposed by Chaboche in describing the cyclic response of Inconel 718 was also addressed. This model successfully simulated the stress-strain behavior of this material under all loading conditions, and for both temperatures investigated. In addition, the cracking behavior of the material was examined. For both temperatures, the traction tests failed by Mode I tensile cracks, while Mode II shear cracks were observed in the torsion and proportional tests. After a scanning electron microscope analysis, it was concluded that the transgranular propagation mode was the predominant failure mechanism of all tested conditions. Despite that, elements of intergranular fracture were identified at the crack initiation site of the proportional tests. The fatigue life of Inconel 718 was predicted by the Fatemi–Socie (FS) and the multiaxial version of the Smith–Watson–Topper (SWT) fatigue models, resulting in estimations within a factor-of-two and a factor-of-four, respectively. Moreover, crack directions were also determined by the critical plane models and compared with the orientation of the observed cracks. The SWT model correctly predicted the crack direction of the traction tests, while the FS model was more accurate in determining the orientation of the cracks seen in the torsion tests. None of the two models was able to correctly predict the angles of the critical plane in all tested loading conditions. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fadiga multiaxial | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Altas temperaturas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Modelos de planos críticos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Plasticidade cíclica | - |
| Título: dc.title | Fatigue behavior of forged inconel 718 including the effects of axial/ torsional loading and high temperature | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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