Geral

Esta parte do curso lida com o comportamento de estruturas soldadas sob tensão térmica. Portanto, os seguintes aspectos serão considerados:

· resistência à temperatura elevada

· resistência à fluência

· resistência à baixa temperatura

Além disso, o comportamento de ligações soldadas sob carga de impacto será explicado.

Comportamento de ligações soldadas sob temperatura elevada

Propriedades de resistência dependendo da temperatura ambiente

Se aços estão sob tensão térmica, a resistência dos materiais está relacionada com a temperatura ambiente, por exemplo, se a temperatura aumenta, a resistência dos aços diminui. Se estruturas soldadas estão tensionadas por elevadas temperaturas, muitas vezes não é suficiente realizar uma análise do projeto com base nos parâmetros do material (resistência ao escoamento, resistência à tração), na temperatura interna.

Além das propriedades mecânicas já estabelecidas nós precisamos de propriedades mecânicas adicionais para a análise estrutural de construções tensionadas pela temperatura:

O limite de elasticidade à tração a temperaturas elevadas Rp0,2/t é o limite de tensão relacionado com uma secção com temperaturas internas que causam deformação plástica de 0,2% do comprimento de medida durante o ensaio de tração a certa temperatura t

Na DIN 4133, em “coluna de aço” os valores para os materiais comuns são dados na tabela como os valores característicos do limite de elasticidade fy,k

Tabela 1: Valores Característicos do Limite de Elasticidade Dependendo da Temperatura Ambiente (DIN 4133).

Tabela 2: Valores Característicos para o Dimensionamento a Temperaturas Elevadas para Aços Estruturais de Acordo com DIN EN 10025 (dados da norma AD da série W1).

Além da resistência ao escoamento e da resistência à tração, também o módulo de elasticidade e o coeficiente de expansão térmica αT dos materiais usados mudam se a temperatura aumentar. Para maiores informações, por favor, ver também DIN 4133.

Tabela 3: Valores Característicos do Módulo E (módulo de elasticidade) Dependendo da Temperatura Ambiente.

Fluência do material

O termo ‘fluência’ significa a deformação plástica progressiva de um material sob carga constante. Se um aço é tensionado suficientemente acima de certa temperatura, uma fluência ocorre sem o estressa ser aumentado, por exemplo, o aço fluem” até a fratura ocorrer. O processo de fluência pode ser ilustrado por curvas de fluência ou curvas de propriedades de fluência

• Secção C: A taxa de fluência é constante (> 0)

A seção transversal do material é reduzida pela fluência progressiva;

• Seção D: o aumento da taxa de fluência de novo por causa da redução da seção transversal material (no ponto 4 da fratura da amostra).

Além da influência da temperatura, a duração do carregamento é importante para estruturas sob tensionamento por temperatura. Portanto, o comportamento do material é definido por dois outros valores característicos.

Limite de deformação elástica em teste de tensão Rp x, y / h / t·.

            O limite de tensão de fluência no ensaio de tração é a tensão limite relacionada com a seção transversal inicial, que provoca uma tensão a uma determinada temperatura T e depois de certo tempo durante o ensaio de tração h.

Longo tempo de ruptura Rm força / h / t

A força de ruptura em um longo tempo é o limite de tensão relacionado com a seção transversal de partida, o que provoca uma fratura em uma determinada temperatura t e depois de certo tempo h durante o teste de tração.

Os valores de características acima mencionados podem ser feitos a partir dos padrões de material correspondentes.

Tabela 5: Valores da Fluência de Longo Prazo e Força de Resistência à Ruptura de Referência Preliminar (Excerto do DIN EN 10028)

Comportamento de ligações soldadas sob baixas temperaturas

No campo dos aparelhos, embarcação, e tubo de engenharia precisamos de tipos de aço para o transporte, o armazenamento e tratamento de meios frios e profundamente frios, que mostram uma resistência suficiente durante a baixa temperatura.

Especialmente com aços não ligados e de baixa liga mostrando uma rede cristalina de corpo cúbico centrado, baixas temperaturas podem conduzir a uma fragilização. Por isso, normalmente usamos aços austeníticos contendo uma estrutura face cúbica centrada porque estes aços têm uma ductilidade suficiente, mesmo em temperaturas mais baixas.

Para temperaturas acima de cerca de -150 °C, também os tipos de aço ferrítico com um elevado teor de níquel (1,5-9%) podem ser usados. Para estes materiais, é essencial utilizar os tipos iguais de metais de enchimento.

Comportamento de conexões soldadas durante o impacto

Do ponto de vista da ciência dos materiais o escoamento do material pode ser descrito como o deslizamento de deslocamentos.

Deslizamentos de deslocamentos são processos dependentes do tempo. Durante o impacto, altas taxas de deformação ocorrem nos componentes, que podem dificultar os processos de escoamento.

Resultante do aumento da taxa de deformação, também do limite de escoamento e do aumento da resistência à ductilidade nula.  O aumento da resistência à ductilidade nula não é tão alto quanto o aumento da resistência à tração. No caso extremo a resistência à ductilidade nula pode ser menor do que a resistência à tração. Nesse caso a fratura do componente ocorre.

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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