Análise do comportamento fractal da propagação de trinca por fadiga em aço 300M e liga de alumínio AA7475

Abstract

No presente trabalho foi feita a analise quantitativa das superfícies de fratura obtidas através da propagação de trinca em fadiga. As trincas em fadiga são o modo de falha que ocorre por uma carga cíclica e repetida aplicada a um corpo de prova, o que irá causar a nucleação, propagação da trinca até a sua ruptura. Utilizou-se a ferramente da dimensão fractal para analisarmos correlações com a propagação de trincas. Os materiais que foram ensaiados são: liga de alumínio AA7475 e aço 300M, ambos materiais de uso aeronáutico. Foram realizados ensaios de propagação de trinca em fadiga em corpos de prova do tipo C(T) para a obtenção da superfície de fratura para análise. Posteriormente as superfícies foram analisadas em microscopio óptico e em microscópio eletrônico de varredura. Foi realizada a medição da dimensão monofractal (DF), quando a superfície é descrita por um único valor, também os valores de dimensão textural (DT), quando temos macroescalas e a dimensão estrutural (DS), quando temos microescalas. Com os resultados obtidos podemos analisar que o DS é quem melhor representa o comportamento das superfícies de fratura, já que este indica os micromecanismos de fratura presentes. Os valores de DS são menos dispersos na identificação das regiões de fadiga (pré-trinca, propagação estável e propagação instável da trinca),possibilitando a comparação com as imagens obtidas de cada etapa do mecanismo de fratura. Os valores de DT são melhores representados pelas reconstruções em microscópio óptico, pois estas permitem descrição mais precisa da topografia do material, considerando que o DT é característico em macroescalas. Já os valores de DS são melhores descritos em análises de microscopia eletrônica de varredura, já que esta apresenta melhor definição para a observação...

In this paper we make quantitative analysis of fracture surfaces obtained through from fatigue crack propagation. The fatigue cracks are in the mode of failure that occurs for a repetead cycling loading and applied to a specimen, which will cause the nucleation, crack propagation until rupture. We will use the tool of fractal dimension to analyze correlations with the crack propagation. The materials that were tasted are: AA7475 aluminum alloy and 300M steel, both materials for aeronautical use. Tested were performed in fatigue crack propagation inspecimens of type C(T) to obtain the fracture surface for analysis. Subsequently the surfaces were examines in optical microscope and scanning electron microscope. Was performed to measure the monofractal dimension (DF), when the surface is described by a single value, so the textural dimension values (DT), and when we involved macroescale and finally structural dimension (DS) when was presente microscale. With the results we can analyze the DS is who represents the best value for the fractal fracture surface, as this indicates the micromechanics of fracture surfaces. The DS values are less dispersed in the identification of regions of fatigue (pre-crack propagation stable and unstable crack propagation), allowing comparison with the images obtained from each step of the mechanism of fracture. The values of DT are better represented when we do analysis in an optical microscope, because it a achieves the best results of the topography of the material, whereas the DT is characteristic macroscale. The values of DS are best described in the analysis of scanning electron microscopy, since it show better the micromechanics of fracture. So we can say the the DS would be the best representative of the fractal dimension to the analysis of micromechanics of fracture surfaces to their good representation at the microscale