L’ EXERCICE DE LA PROFESSION D ’ AVOCAT AUX C ONSEILS

A figura 3.1 esquematiza a solução dada por Boussinesq (1885). O problema de uma carga concentrada normal ao contorno de um sólido foi demonstrado através da solução de deslocamento em termos das funções potenciais de Papkovich-Neuber (SUTERIO, 2005).

Figura 3.1: Distribuição de forças no contorno de um entalhe semicircular em um sólido semi-infinito.

Fonte: Suterio (2005, p. 22).

A solução elástica em coordenadas cilíndricas para as componentes de deslocamento e tensão pode ser expressa assim (SUTERIO, 2005): Campo de deslocamentos: (3.1) Campo de tensão: (3.2)

Fazendo-se o equacionamento para a superfície do corpo, as equações 3.1 e 3.2 ficam da seguinte forma (SUTERIO, 2005):

Deslocamentos R (3.3) Campo de tensões: (3.4)

Como verificado por SUTERIO et al. (2005) a equação do deslocamento radial apresentado por Boussinesq (1885) (equação 3.3), não representa bem o campo de deslocamentos radiais nas vizinhanças da marca de indentação de uma superfície.

Giannakopoulos e Suresh (1997) apresentam de forma analítica a distribuição da tensão radial num problema de força pontual sobre um material. Resumidamente, em coordenadas esféricas (r, φ, θ) os campos de deslocamentos são definidos como (SUTERIO, 2005):

(3.5)

, onde:

C é função da força pontual ;

E = zk ( é o módulo de elasticidade na superfície do material e k é uma função do coeficiente de Poisson).

Assim como fez Suterio (2005) são utilizadas neste trabalho as equações apresentadas por Giannakopoulos e Suresh (1997) (equações 3.5), como adição no modelo proposto para quantificação das tensões

residuais. Esta combinação matemática com o método do furo pode ser vista no capítulo 6.

3.3 MEDIÇÃO DE TENSÕES RESIDUAIS USANDO

INDENTAÇÃO

Como descrito anteriormente, a indentação impõe deslocamentos radiais na superfície do corpo indentado. Esta característica foi observada através de métodos ópticos por diversos autores como: Underwood (1973), HUNG et al. (1997), SUTERIO et al. (2002) e por Bruno (2003). A figura 3.2 ilustra simplificadamente o fenômeno do deslocamento radial em corte para uma amostra indentada:

Figura 3.2: Direção do deslocamento radial em um material indentado por uma esfera.

Fonte: Li e Gu (2009, p. 456).

S. Carlsson e Larsson (2001a, 2001b) fizeram uma análise teórica e experimental associadas a simulações numéricas, e mostraram que as tensões residuais estão relacionadas ao tamanho da área de contato entre o indentador e o material, e que campos de deformação residuais podem ser precisamente correlacionados pelo valor de dureza do material.

Pane e Blank (2005) caracterizaram as respostas superficiais e sub-superficiais, em indentações sem atrito de sólidos elasto-plásticos, em diferentes regimes plásticos, comparando-os com estimativas obtidas

de soluções analíticas. Asssim, foi mostrado que o papel dos parâmetros de plasticidade no comportamento da indentação depende das respostas superficial e subsuperficial relacionadas entre si.

Yan, Karlsson e Chen (2005) apresentaram um método unificado de avaliação da indentação instrumentada em materiais com encruamento sob escoamento e sujeito a tensões residuais equi-biaxiais. Baseado em análise reversa, o método pode ser usado para determinar duas variáveis desconhecidas como o limite de escoamento e o encruamento do material.

Feng et al. (2006) propuseram uma expressão analítica para descrever a distribuição de tensões externas à zona plástica devida ao redor de uma indentação. Este modelo foi validado através de simulações numéricas, obtendo resultados excelentes

Tendo em vista numerosas obras publicadas podem-se distinguir quatro formas conhecidas para relacionar as tensões residuais utilizando-se variáveis devidas à indentação: (1) variação de dureza no material, (2) relação entre força e a profundidade de indentação, (3) medição da forma geométrica da indentação, (4) medição da deformação ao redor da indentação. Como já descrito até aqui, este trabalho se enquadra nesta última categoria, limitando-se somente a descrição desta.

A medição da deformação ao redor da indentação consiste na medição do campo de deformações, ou de deslocamentos, ao redor da indentação. Apresenta-se como o mais indicado para a análise quantitativa. Até o momento não foi encontrado na literatura um estudo que aponte um modelo matemático analítico apropriado, simples e de fácil implementação. A sensibilidade deste método é maior quanto maior for o diâmetro da esfera e quanto maior a força de indentação. Tem como grande vantagem determinar o sinal e a direção das tensões residuais presentes na superfície da peça. Por outro lado, tem como desvantagens as dificuldades em quantificar o valor de tensões residuais e a necessidade de se conhecer as propriedades mecânicas do material da peça a ser medida (SUTERIO, 2005, p. 28).

No capítulo 6 é mostrado o método para quantificar a tensões residuais do material a partir da medição do campo de deslocamentos radiais ou deformações ao redor da indentação.

CAPÍTULO 4

4 A HOLOGRAFIA ELETRÔNICA

A holografia eletrônica ou ESPI ("Electronic Speckle Pattern Interferometry") tem sido aplicada como ferramenta na pesquisa e desenvolvimento na medição de micro-deslocamentos, de deformações e tensões na medição de geometrias e na detecção de defeitos, e desde a década de 90, em análise de escoamento de gás (JACQUOT; FOURNIER, 2000).

A holografia eletrônica é a técnica utilizada neste trabalho para a medição do campo de deslocamentos ao redor de uma indentação na superfície do material. Esta técnica utiliza-se da luz de um laser para formar franjas de interferência e, com o uso de técnicas de processamento de imagens, o campo de deslocamentos radiais na superfície do material é quantificado em toda a região iluminada e visível.

Aplicações que utilizam o speckle para medições de deslocamento cresceram no final da década de 60 e no começo dos anos 70, geralmente como alternativa à holografia interferométrica. A partir de 1971 começou a ser usada a detecção eletrônica na interferometria speckle (GOODMAN, 2007), e se acelerou desde então na medida dos saltos da tecnologia de detecção, principalmente na década de 80 com o aumento do poder de gravação e processamento de imagens digitais e, graças ao desenvolvimento de câmeras CCD, placas de aquisição digitais e microcomputadores (JACQUOT; FOURNIER, 2000).

Este capítulo apresenta a fundamentação teórica sobre a holografia eletrônica. Trabalhos mais abrangentes sobre a holografia eletrônica, também realizados na UFSC, podem ser de interesse, tais como: Boetgger (1998), Borges (2000), Kapp (1997, 2010), Rodacoski (1997), Suterio (2005), VEIGA (2003).