Estudo da integridade estrutural de uma junção por interferência térmica

Abstract

Este trabalho estuda a integridade estrutural de uma união por interferência térmica composta por um inserto cilíndrico vazado e uma chapa espessa furada; o objetivo é determinar a força necessária para se extrair o inserto de dentro da cavidade interferente e as tensões residuais decorrentes do processo de união. Para isso são utilizados métodos analíticos e numéricos, baseados na teoria da termoelasticidade e no método dos elementos finitos, respectivamente. Os resultados teóricos são então validados através de um teste de extração feito com três corpos de prova construídos para esse propósito e realizado em uma máquina de ensaio de tração. Concluiu-se que tanto a metodologia analítica como a numérica produzem resultados consistentes, condizentes com os obtidos experimentalmente; no entanto, tensões residuais e efeitos de plastificação só podem ser corretamente previstos com uma análise numérica termomecânica acoplada.

This paper studies the structural integrity of a shrink-fit joint made of a cylindrical hollow insert and a thick holed plate; the objective is to determine the necessary force to extract the insert from the interfering cavity and the residual stresses due to the joining process. For that purpose analytical and numerical methods are employed, based on the thermoelasticity theory and finite element method, respectively. The theoretical results are then validated through an extraction test with three test bodies built for that purpose, performed on a traction test machine. It is concluded that both the analytical and numerical methods used produce consistent results, matching the experimental ones; however residual stresses and plastification can only be correctly predicted with a thermomechanical coupled numerical analysis.