Prática padrão ASTM E2207-15 para testes de fadiga axial-torsional controlada por tensão com amostras de tubos de parede fina

Na “Prática padrão ASTM E2207-15 para testes de fadiga axial-torcional controlados por tensão com amostras de tubos de paredes finas” desenvolvida pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), controlados por tensão, isotérmicos, com paredes finas, circulares seção transversal, amostras tubulares em temperaturas ambientes e altas. O método de teste de fadiga torcional axial, torcional e combinado em fase e fora de fase é explicado. Este padrão é limitado a tensões simétricas e completamente opostas (tensão média zero) e formas de onda axiais e torcionais da mesma frequência em um teste combinado de fadiga axial-torcional. Esta norma também se limita à caracterização de materiais homogêneos com amostras tubulares de paredes finas e não abrange ensaios de componentes ou elementos estruturais em grande escala.

Esta norma não se destina a abordar todas as preocupações de segurança, se houver, associadas ao seu uso. O usuário desta norma é obrigado a estabelecer práticas adequadas de segurança, saúde e meio ambiente e determinar a aplicabilidade das limitações regulatórias antes do uso.

Esta norma internacional foi desenvolvida de acordo com os princípios de padronização internacionalmente aceitos, estabelecidos na decisão sobre princípios para o desenvolvimento de normas, guias e recomendações internacionais publicada pelo Comitê de Barreiras Técnicas ao Comércio da Organização Mundial do Comércio.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• A tensão axial (tensão axial de engenharia) é definida como a mudança no comprimento dividida pelo comprimento original.
• A tensão de cisalhamento refere-se à tensão de cisalhamento de engenharia resultante da aplicação de um momento de torção a uma amostra cilíndrica. Tal tensão de cisalhamento torcional é um cisalhamento simples, e o deslocamento de cisalhamento é definido de forma semelhante à tensão axial.
• Razão de amplitude de deformação biaxial No teste de fadiga axial-torcional, a razão de amplitude de deformação biaxial é definida como a razão entre a amplitude de deformação de cisalhamento e a amplitude de deformação axial.
• Fase entre tensões axiais e de cisalhamento Nos testes de fadiga torcional axial, o faseamento é definido como o ângulo de fase entre a forma de onda da tensão axial e a forma de onda da tensão de cisalhamento. As duas formas de onda devem ser do mesmo tipo, por exemplo, ambas triangulares ou ambas senoidais.
• A tensão de cisalhamento refere-se à tensão de cisalhamento de engenharia que atua nas direções tangencial e axial ortogonais da seção de medição e é resultado do momento de torção aplicado à amostra tubular de parede fina. A tensão de cisalhamento, assim como a tensão de cisalhamento, é sempre maior no diâmetro externo. Sob condições de carregamento elástico, a tensão de cisalhamento também varia linearmente ao longo da parede fina da amostra tubular. No entanto, sob condições de carregamento elasto-plástico, a tensão de cisalhamento tende a variar de forma não linear. A maioria dos testes de fadiga axial-torcional controlados por tensão são realizados sob condições de carregamento elasto-plástico. Portanto, recomenda-se a suposição de uma tensão de cisalhamento uniformemente distribuída.

As forças multiaxiais tendem a produzir mecanismos de deformação e dano que são muitas vezes bastante diferentes e únicos daqueles que ocorrem sob uma condição de carregamento uniaxial simples. Como a maioria dos componentes de engenharia estão sujeitos a forças multiaxiais cíclicas, é necessário caracterizar o comportamento de deformação e fadiga dos materiais neste modo. Tal caracterização permite uma previsão confiável da vida em fadiga de muitos componentes de engenharia. O carregamento axial-torcional é um dos possíveis sistemas de força multiaxial e é essencialmente um tipo de carregamento biaxial. Amostras tubulares de paredes finas submetidas a carregamento axial-torcional podem ser usadas para explorar o comportamento de materiais em dois dos quatro quadrantes nos principais campos de tensão ou deformação. O carregamento axial-torcional é mais adequado do que o carregamento biaxial no plano porque o estado de tensão em amostras tubulares de paredes finas é constante e bem conhecido em toda a seção de teste. Esta aplicação é útil na geração de dados de vida à fadiga e de deformação cíclica em materiais homogêneos sob condições de carga axial, torcional e combinada em fase e fora de fase de torção axial.

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