Qual é a unidade de medida do dano por fadiga em uma estrutura?

Eu estou procurando o significado específico de danos por fadiga nas estruturas. Eu tenho uma estrutura e que é submetida a repetidos ciclos de carregamento. Eu quero ver se esse design está seguro do ponto de vista da fadiga.

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— Chirag Palan
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Relacionados: ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19970025228.pdf

— ja72

Respostas:

Os cálculos de dano usam curvas SN, que definem o número de ciclos até a falha , N (S), para a faixa de tensão S.

O valor do dano em si pode ser considerado a proporção da vida em fadiga que é usada por 1 ciclo da faixa de tensão S.

D (S) = {\begin{cases} \frac{1}{N (S)} & if S > F L \\ 0 & if S \leq F L \end{cases}

$D(S) = \begin{cases} \dfrac{1}{N(S)} &\text{if }S > FL \\ 0 &\text{if }S \leq FL \end{cases}$

é o limite de resistência definido abaixo do qual nenhum dano ocorre. $FL$

Existem 3 modelos de efeitos de estresse médio Goodman, Soderberg e Gerber. Cada um tem suas próprias fórmulas. Isso ocorre porque os efeitos do estresse médio são tratados modificando cada faixa de estresse de acordo com uma fórmula dependente do nível de estresse médio.

As curvas TN são tratadas de maneira semelhante. Uma curva TN define o número de ciclos até a falha , N (T), para a faixa de tensão efetiva T. Não há um análogo do limite de resistência para as curvas TN. Da mesma forma, não existem análogos do fator de concentração de tensão e fator de correção de espessura. Quanto às curvas SN, o dano é definido como:

D (T) = \frac{1}{N (T)}

$D(T) = \dfrac{1}{N(T)}$

A soma dos danos é então realizada de maneira idêntica à realizada nas curvas SN.

Então essa seria sua unidade: número de ciclos antes da falha.

— Overmind
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Em primeiro lugar, obrigado por seu esforço, estou ciente de tudo isso. Minha pergunta é um pouco diferente, ou seja, suponha que uma estrutura esteja sujeita a carga cíclica acima da FL e, em seguida, à medida que o número de ciclos aumenta (falha abaixo), o que muda na A estrutura pode ser vista no nível macroscópico, uma vez que a fadiga é considerada um dano cumulativo linear, então onde é que o dano (hipoteticamente) armazenado na estrutura?

— Chirag Palan

A fadiga é linear no caso de lidarmos com forças tensoras lineares. No caso de dobra cíclica, por exemplo, a distribuição não é mais linear e os danos serão causados de maneira gaussiana reversa (mais nos lados externos do material e menos perto do meio). Se você tem um exemplo prático, tenho certeza de que poderíamos explicar muito melhor. Em situações gerais, eu pessoalmente uso (junto com outros pesquisadores) uma escala de SID (dano à integridade estrutural), que mede a integridade de um material entre 0 e 100%. Isso se torna simples de aplicar a qualquer material com propriedades mecânicas conhecidas.

— Overmind

Obrigado por explicar, estou tendo tubos flexíveis e longos e sujeitos a cargas aleatórias. Eu tenho histórico de tempo de estresse do tubo, só quero saber se a regra dos mineiros é suficiente para calcular os danos por fadiga? ou preciso usar outro método?

— Chirag Palan

Nesse caso, a tensão é muito menos relevante; portanto, sim, os modelos de regra de mineiro / dano cumulativo são o que você deseja aplicar. Se você tiver histórico / estatísticas de tempo e souber o material exato do tubo, poderá obter uma boa estimativa de sua vida útil restante até que o dano exceda um valor limite de segurança.

— Overmind

Normalmente, você pode usar a Regra do Mineiro e calcular a Fração de Dano, que é a porcentagem da vida prevista prevista consumida. É um modelo simplificado e existem melhores maneiras de usar software como o ALTA

— DLS3141
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é isso que eu quero entender. À medida que o número de ciclos de carregamento aumenta o índice de danos D, agora o que significa esse índice de danos em relação à estrutura, ou seja, se eu falar sobre deflexão à medida que aumente o aumento da deflexão de carga da mesma maneira que eu aumentar o número de ciclos de carregamento o que mostra nas estruturas? Espero que a minha pergunta é clara

— Chirag Palan

Apenas como um aparte, embora o link leve ao aerospacengineering.net, a Regra do Mineiro também é aplicável a estruturas (pelo menos os códigos brasileiros fazem referência a ela).

— Wasabi

Aeronaves @ Wasabi e estruturas ARE semelhantes

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@ DLS3141: Claro, mas as cargas e o comportamento das aeronaves são bem diferentes das estruturas. Se nada mais, as aeronaves sofrem cargas dinâmicas significativamente mais violentas que as estruturas, o que significa que a fadiga costuma ser mais uma preocupação para as aeronaves (mas também deve ser verificada nas estruturas, é claro). Meu comentário foi principalmente para remover a questão de "ok, então isso pode ser usado para descrever o comportamento da asa de uma aeronave, mas qual a aplicabilidade disso às estruturas?"

— Wasabi

@Wasabi as estruturas e cargas são diferentes, mas a idéia de dano cumulativo e sua aplicação na previsão da vida são as mesmas.

— DLS3141