Estimativa de vida à fadiga por fretting de cabos condutores baseada na micromecânica de defeitos

Abstract

Nesta contribuição, propõe-se uma extensão do modelo baseado na micromecânica de defeitos Gurson (1977) capaz de descrever a evolução do dano em regiões de baixa triaxialidade submetidas a carregamentos multiaxiais cíclicos. O mecanismo de corte utilizado, proposto por Xue (2007), calcula o dano introduzido devido ao cisalhamento a partir do nível de deformação plástica equivalente. O material é modelado com endurecimento cinemático utilizando lei de evolução do tensor cinemático de Armstrong Frederick (1966), representando o efeito de Bauschinger. O modelo proposto é utilizado para descrever a evolução do dano em um cabo condutor na região de contato com o grampo de suspensão submetido à um campo inicial de deformação plástica e carregamentos cíclicos. O aperto do grampo gera um campo de deformações plásticas no cabo, introduzindo um dano inicial no mesmo. Com o dano inicial determinado, o modelo proposto é aplicado nos pontos de Gauss considerados críticos até que a variável de dano atinja o valor crítico. Sendo assim, pode-se observar o efeito do aperto do grampo de suspensão na vida à fadiga do cabo condutor. Os campos de tensão e deformação, tanto no aperto do grampo quando no ciclo estabilizado, são obtidos numericamente via modelo de elementos finitos 2D simplificado, onde o cabo é representado por um semi-plano e o grampo por uma sapata de raio de 70 mm. As vidas previstas numericamente são confrontadas com dados obtidos experimentalmente no laboratório de ensaios mecânicos da Universidade de Brasília. Os resultados obtidos numericamente para a vida do componente apresentam uma boa acurácia quando comparados com os obtidos experimentalmente.