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Análise experimental e modelagem numérica da influência da oxidação na fadiga térmica de cilindros de laminação a quente (2018)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: LIMA, LUIZ GUSTAVO DEL BIANCHI DA SILVA - EP
  • USP Schools: EP
  • Sigla do Departamento: PME
  • Subjects: LAMINAÇÃO; TRIBOLOGIA; OXIDAÇÃO; FADIGA DOS MATERIAIS
  • Language: Português
  • Abstract: Embora a literatura disponível sobre conformação mecânica disponha de grande número de trabalhos relacionados à fadiga térmica em cilindros de laminação a quente, poucos autores abordam como esse tipo de dano é influenciado por algumas características do processo - em especial a oxidação na superfície de trabalho dos cilindros, tanto enquanto formação de uma camada de óxido uniforme sobre essa superfície quanto na forma de corrosão. Essa lacuna ocorre a despeito do volume de referências que relacionam a oxidação à fadiga térmica em escala laboratorial. O presente trabalho busca relacionar ambas as linhas de investigação, utilizando métodos analíticos e numéricos comparados com experimentos em diferentes escalas, para compreender sob quais condições são formados os óxidos presentes nos cilindros, qual seu comportamento mecânico no decorrer dos ciclos de laminação e como os óxidos influenciam na ocorrência de trincas de laminação a quente. A análise da superfície de trabalho de um cilindro em escala piloto revela a presença de trincas térmicas na superfície de trabalho. Os padrões de defeitos obtidos se mostram de acordo com o exposto em diversas referências publicadas sobre ensaios de fadiga térmica e termomecânica, em relação à presença e distribuição de óxidos no interior das trincas e na superfície externa das amostras. Em paralelo, foram desenvolvidos modelos numéricos do processo de laminação a quente, inicialmente em escala macroscópica, para obter detalhes sobre distribuições de temperatura, tensões e deformações nos cilindros, de difícil obtenção experimental. Estes modelos foram simulados e seus resultados comparados com valores medidos no laminador piloto, validando seu uso para avaliação do comportamento dos cilindros durante uma série de campanhas de laminação. Os resultados obtidos mostram queo mecanismo de fadiga de baixo ciclo normalmente associado ao dano térmico não é suficiente para explicar a nucleação das trincas de fadiga térmica observadas no experimento. O erro na predição pela teoria de fadiga de baixo ciclo tradicional, em conjunto com a caracterização dos cilindros em escala piloto e com observações de cilindros em escala industrial presentes na literatura, permite levantar a hipótese de que os fenômenos de oxidação e corrosão em curso durante o processo de laminação contribuem para uma redução significativa da resistência dos cilindros à fadiga termomecânica. Cálculos analíticos e simulações adicionais em escala microscópica foram realizados, incluindo os efeitos da oxidação e da corrosão, confirmando a hipótese e oferecendo uma linha de investigação mais assertiva para a nucleação e evolução do dano nos cilindros.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 13.03.2018
  • Acesso online ao documento

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    • ABNT

      LIMA, Luiz Gustavo del Bianchi da Silva; SOUZA, Roberto Martins de. Análise experimental e modelagem numérica da influência da oxidação na fadiga térmica de cilindros de laminação a quente. 2018.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-23052018-081121/pt-br.php >.
    • APA

      Lima, L. G. del B. da S., & Souza, R. M. de. (2018). Análise experimental e modelagem numérica da influência da oxidação na fadiga térmica de cilindros de laminação a quente. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-23052018-081121/pt-br.php
    • NLM

      Lima LG del B da S, Souza RM de. Análise experimental e modelagem numérica da influência da oxidação na fadiga térmica de cilindros de laminação a quente [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-23052018-081121/pt-br.php
    • Vancouver

      Lima LG del B da S, Souza RM de. Análise experimental e modelagem numérica da influência da oxidação na fadiga térmica de cilindros de laminação a quente [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-23052018-081121/pt-br.php


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