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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17445
Tipo: | Dissertação |
Data do documento: | 17-Ago-2023 |
Autor(es): | ALBUQUERQUE, Lucas Gabriel de Sousa |
Primeiro(a) Orientador(a): | MACHADO, Paulo Cordeiro |
Título: | Análise do estado plano de tensões em chapas de aço ASTM A131 por métodos ultrassônicos |
Citar como: | ALBUQUERQUE, Lucas Gabriel de Sousa. Análise do estado plano de tensões em chapas de aço ASTM A131 por métodos ultrassônicos. Orientador: Paulo Cordeiro Machado. 2023. 95f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Industrial) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17445. Acesso em:. |
Resumo: | As tensões residuais afetam o componente mecânico da mesma forma que tensões externas o fazem. Essas tensões surgem, geralmente, no processo de fabricação. Ao conhecer as tensões residuais, principalmente as trativas, presentes em um componente, ou as que podem ser geradas por algum processo de fabricação, é possível realizar ações que evitem ou minimizem seus efeitos, prolongando, assim, sua vida útil. Portanto, a tensão residual será sempre uma demanda a ser estudada, tanto pela academia, quanto pela indústria metal-mecânica. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi determinar o estado plano das tensões residuais em chapas de aço ASTM A131 por métodos de ondas ultrassônicas cisalhantes e compressivas combinadas. Foi usada uma tocha desoldagem TIG para induzir tensões residuais nas chapas pelo alto gradiente térmico. As amostras foram fixadas por suportes para evitar deformações, preservando, então, as tensões residuais. Três métodos diferentes foram aplicados, denominados, neste trabalho, de: Hirao I; Clark; e Hirao II. A maior diferença entre eles está relacionada à direção preferencial de propagação da onda. Tensões em direções diferentes do eixo de anisotropia podem alterar esta direção. Consequentemente, o ângulo entre a anisotropia e a direção preferencial de propagação da onda ultrassônica (φ) é alterado. Para a medição do tempo de propagação das ondas ultrassônicas, foi desenvolvido um software para a aquisição dos sinais de resposta ultrassônicos e outro para o tratamento dos dados. Para encontrar o ângulo preferencial de propagação da onda, um suporte foi feito por impressão 3D, o que permitiu o movimento do transdutor através de um motor de passo. Nos três métodos, foram observadas tensões trativas bem elevadas próximo à zona fundida, que diminuíram rapidamente conforme se aumenta a distância dessa região. Além disso, os valores de φ foram menores na linha central do que nas linhas laterais, indicando variação nos níveis de tensões residuais em função da distância das restrições. |
Abstract: | Residual stresses affect the mechanical component in the same way that external stresses do. These stresses usually arise in the manufacturing process. By knowing the residual stresses, mainly the tensile stresses, present in a component or those that may be generated by some manufacturing process, it is possible to take actions to avoid or minimize their effects, thus extending the component's useful life. Thus, residual stress will always be a demand to be studied, both by academia and by the metal-mechanic industry. Therefore, the objective of this work was to determine the plane state of residual stresses in ASTM A131 steel plates by combined shear and compressive ultrasonic wave methods. A TIG welding torch was used to induce residual stresses in the plates by the high thermal gradient. The specimens were xed by supports to avoid deformation, thus preserving the residual stresses. Three different methods were applied, named, in this paper, as: Hirao I; Clark; and Hirao II. The major difference between them is related to the preferred direction of wave propagation. Stresses in different directions from the anisotropy axis can change this direction. Consequently, the angle between the anisotropy and the preferential direction of propagation of the ultrasonic wave (φ) is changed. To measure the propagation time of the ultrasonic waves, a software was developed for the acquisition of the ultrasonic response signals and another one for the data processing.To end the preferential angle of wave propagation, a support was made by 3D printing, which allowed the transducer to be moved using a stepper motor. In all three methods, very high tensile stresses were observed near the melt zone, which decreased rapidly as the distance from this region increased. In addition, the values of φ were lower in the center line than in the lateral lines, indicating variation in residual stress levels as function of distance from the constraints. |
Palavras-chave: | Efeito acustoelástico Tensão residual Ultrassom Análise não destrutiva Acoustoelastic effect Residual stress Ultrasound Non-destructive evaluation |
Área de Concentração: | PROJETOS INDUSTRIAIS |
Linha de Pesquisa: | MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Fonte URI: | Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
Aparece nas coleções: | Dissertações em Engenharia Industrial (Mestrado) - PPGEI/ITEC |
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