Orientador : Francisco Carlos SerbenaCo-orientador : Carlos Maurício LepienskiDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do ParanáResumo: Vários modelos analíticos consideram as discordâncias que formam a zona plástica em tomo da ponta da trinca como uma distribuição contínua infinitesimal de discordâncias
em equilíbrio estático devido a uma tensão de atrito. Outros modelos consideram a evolução dinâmica da zona plástica com o tempo, e a descrição é baseada em simulações numéricas, onde a zona plástica é considerada ser formada por uma distribuição discreta de discordâncias fora do equilíbrio. Esta dinâmica é descrita por uma relação de potência entre velocidade, tensão total e temperatura. Neste trabalho, foram realizadas simulações numéricas considerando uma trinca infinita carregada sob uma taxa de carregamento fixa segundo o modelo de Hirsch et al (HRS). As discordâncias são emitidas por uma fonte de Frank-Read posicionada a uma distância fixa da ponta da trinca e em um plano que contém a frente da trinca. Das simulações, o tamanho da zona plástica, o tamanho da zona livre de discordâncias, o número total e a distribuição de discordâncias, a tensão ao longo da zona plástica e o fator de intensidade de tensão efetivo local foram calculados. Os resultados das simulações numéricas segundo os modelos de Hirsch et al (HRS) e de Chen & Kitaoka (CK) para o modo I de carregamento são comparados com as expressões dos modelos analíticos dinâmico deste trabalho (segundo o modelo CK), e estático de Chen & Kitaoka (CK) que possuem o termo de interação discordância-discordância numa forma mais simples em relação ao modelo de Hirsch et al (HRS). Para o modo III, as simulações de Hirsch et al (HRS)
são comparadas com os modelos analíticos estáticos de Chang & Ohr (CO) e de
Majumdar & Burns (MB) e com o modelo analítico dinâmico deste trabalho (segundo o
modelo HRS) que mostrou uma excelente concordância quando comparado com as
simulações numéricas.
Palavras - chave: Trinca; Zona plástica; Discordâncias; Modelos analíticos.Abstract: Several analytical models consider the dislocations that form the plastic zone around an infinite crack loaded under a fixed loading rate as a continuous distribution of infinitesimal dislocations at static equilibrium due to a friction stress. Other models consider the dynamic evolution of the plastic zone with time and the description is based on computer simulations where the plastic zone is consider as formed by discrete dislocations in-non equilibrium. This dynamics is described by a power relation between velocity, total stress and temperature. In this work, numerical simulations were performed considering an infinite crack loaded under fixed loading rates according to Hirsch et al (HRS) model. The dislocations are emitted by a Frank-Read source positioned at a fixed distance ahead of the crack tip and in a plane containing the crack front. From the simulations, the plastic zone size, the dislocation free zone, the total number and the distribution of dislocations, the elastic stress and the effetive stress intensity factor were calculated. The results from numerical simulations according to Hirsch et al (HRS) and Chen & Kitaoka (CK) models for mode I loading are compared with the dynamic analytic model of this work (according to HRS model) and to static Chen & Kitaoka (CK) model. For mode III, the Hirsch et al (HRS) simulations are compared with Chang & Ohr (CO) and Majumdar & Burns (MB) static analytic models, as the dynamic analytic model develop in this work (according to HRS model). The results show excellent agreement when compared with numerical simulations. Keywords: Crack; Plastic zone; Dislocations; Analytical models
