Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Este trabalho apresenta a comparação entre os diversos critérios de fadiga multiaxial de alto ciclo aplicados ao problema de contato roda-trilho. Para isto, é utilizado um modelo elastoplástico tridimensional de elementos finitos capaz de permitir o cálculo tanto das tensões geradas pelo...

Resumo: Este trabalho apresenta a comparação entre os diversos critérios de fadiga multiaxial de alto ciclo aplicados ao problema de contato roda-trilho. Para isto, é utilizado um modelo elastoplástico tridimensional de elementos finitos capaz de permitir o cálculo tanto das tensões geradas pelo rolamento de uma roda livre de tensões residuais de fabricação como de uma roda que contenha as tensões residuais provenientes do processo de tratamento térmico, obtidas através de uma simulação térmico-estrutural. Estes dois cenários são avaliados segundo critérios de fadiga multiaxial baseados tanto em planos críticos, como Dang Van, Matake e McDiarmid, quanto nos baseados em invariantes do tensor de tensões, como Sines, Crossland e Kakuno Kawada. Pela natureza da fadiga de contato, que não possui condição de vida infinita, é estimado para cada critério um número de ciclos para o aparecimento das trincas. Como resultado, observa-se que para alguns critérios como Dang Van, Sines e Kakuno-Kawada, a vida em fadiga é beneficiada pelo processo de tratamento térmico, enquanto para os demais, as tensões residuais de fabricação provocam uma redução no número de ciclos para o aparecimento das trincas

Abstract: This work presents a comparison of different high cycle multiaxial fatigue criteria, applied to wheel- rail contact. For this, it is used a three-dimensional elastoplastic finite element model able to calculate stresses generated by the rolling of a wheel free of residual stresses from...

Abstract: This work presents a comparison of different high cycle multiaxial fatigue criteria, applied to wheel- rail contact. For this, it is used a three-dimensional elastoplastic finite element model able to calculate stresses generated by the rolling of a wheel free of residual stresses from manufacturing process and also by a wheel containing the residual stresses from heat treatment process, generated by a thermal-structural simulation. These two scenarios are evaluated according to multiaxial fatigue criteria based on critical planes, as Dang Van, Matake and McDiarmid, and also based on the invariants of the stress tensor, as Sines, Crossland and Kakuno Kawada. Due to the nature of rolling contact fatigue, which has no condition of infinite life, a number of cycles for crack appearance are estimated for each criterion. It can be notice that for some criteria, such as Dang Van, Sines and Kakuno-Kawada, fatigue life is benefited by the heat treatment process, while for others the residual stresses from manufacturing promote a reduction in the number of cycles