Avaliação da fadiga de componentes estruturais através do fator Plano Crítico Efetivo

A avaliação da integridade de componentes estruturais sob condições de carregamento complexas depende da avaliação dos danos por fadiga que normalmente surgem de concentrações de tensão, como irregularidades geométricas, entalhes, cordões de solda, ranhuras etc. Várias metodologias, incluindo a Abordagem de Tensão de Entalhe (NSA), a Teoria de Distâncias Críticas (TCD), a Densidade de Energia de Deformação (SED) e o conceito de Plano Crítico (CP), têm sido fundamentais na avaliação da resistência à fadiga para componentes com entalhes e soldados. Trabalhos recentes combinam algumas das metodologias mencionadas, enquanto outros propostas variam os parâmetros embutidos considerando o tipo de carregamento ou as vidas de fadiga, tentando melhorar a precisão do processo de avaliação da fadiga. Este artigo apresenta uma abordagem nova, o Plano Crítico Efetivo (ECP), que se baseia no conceito de plano crítico. O fator CP é, no entanto, calculado a partir de um campo de tensão-deformação médio, sobre um pequeno volume. O tamanho do volume de média é assumido como um parâmetro do material e é determinado por um procedimento de melhor ajuste sobre diferentes conjuntos de dados experimentais. A nova abordagem é ilustrada por meio dos fatores de dano CP de Fatemi-Socie e Smith-Watson-Topper. Sua aplicação potencial a outras formulações de CP também é direta. Dados experimentais da literatura para espécimes de aço de baixo carbono com diferentes entalhes e condições de carregamento são usados para validar a capacidade do método em determinar com precisão a vida útil de fadiga e para definir o raio do volume de média para o material e parâmetro CP dados. Um volume esférico ou área circular são usados no caso de modelos numéricos totalmente 3D ou 2D, respectivamente. Os resultados são comparados aos de alguns métodos já existentes, nomeadamente SED, TCD e o Método da Curva de Wöhler Modificada.