Abstract
Ligas de alumínio são extensamente usadas em partes aeronáuticas devido às boas propriedades mecânicas e baixa densidade. Estas partes devem ser unidas para formar conjuntos maiores. Uma junta estrutural é definida como um segmento de estrutura que provê um meio de transferir carga de um elemento estrutural para outro. A maioria das juntas aeronáuticas é mecanicamente fixada com múltiplos prendedores (parafusos ou rebites). Estas juntas apresentam uma alta concentração de tensões ao redor do prendedor, porque a transferência de carga entre elementos da junta acontece em uma fração da área disponível. Por outro lado, as cargas aplicadas em juntas adesivas são distribuídas sobre toda a área colada e reduz os pontos de concentração de tensão. Juntas são a fonte mais comum de falhas estruturais em aeronaves e quase todos os reparos envolvem juntas. Portanto, é importante entender todos os aspectos de projeto e análise de juntas. O objetivo deste trabalho é comparar estaticamente juntas estruturais de ligas de Al2024-T3 em três condições: juntas mecanicamente rebitadas, juntas coladas e uma configuração híbrida rebitada e colada. Foi usada a norma NASM 1312-4 para confecção dos corpos-de-prova. Além disso, foram conduzidos testes de fadiga, sob amplitude de carregamento constante e razão de tensão igual a 0,1 para avaliar a eficiência dos elementos estruturais durante sua vida em serviço. Os resultados mostraram que a configuração híbrida apresenta maior resistência estática e uma vida em fadiga superior à configuração colada.
Highlights
Embora na maioria das vezes as estruturas sejam projetadas para permanecerem no regime elástico, a determinação dos concentradores de tensão é de extrema importância, pois além de complementarem a garantia da não ocorrência de deformação plástica, são utilizados para se quantificar o decréscimo de resistência destes quando submetidos a cargas cíclicas, ou seja, nos problemas de fadiga
De posse dos resultados dos ensaios, foram feitas extrapolações e comparações, com o intuito de validar a efetividade de se usar reforços localizados colados ao invés de rebites, no caso de reparos ou mesmo para substituir uma usinagem química durante a fabricação da estrutura
[23] MILITARY SPECIFICATIONS/DOD - MIL HDBK 5H, “Metallic materials and elements for aerospace vehicle structures”, USA, pp.3-115, 1998
Summary
De acordo com alguns estudos independentes, entre 70% e 90% dos casos de falhas estruturais de componentes ocorre pelo mecanismo de fadiga. Curvas com tensão normalizada podem ser obtidas dividindo-se a tensão máxima aplicada durante o ensaio de fadiga pela carga estática de ruptura da junta. Tensões de esmagamento (bearing) e tensões passantes (bypass) são criadas pela redistribuição do fluxo de carga que ocorre no furo devido à carga transferida pelo rebite. K t é o fator de concentração de tensões σ é a tensão local na região da descontinuidade – MPa S é a tensão nominal ou de referência – MPa. Embora na maioria das vezes as estruturas sejam projetadas para permanecerem no regime elástico, a determinação dos concentradores de tensão é de extrema importância, pois além de complementarem a garantia da não ocorrência de deformação plástica, são utilizados para se quantificar o decréscimo de resistência destes quando submetidos a cargas cíclicas, ou seja, nos problemas de fadiga
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