fratura por fadiga

8/10/2019 fratura por fadiga

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A engenharia e cincia dos materiais tempapel importante na preveno e anlise de

falhas em peas ou componentesmecnicos.


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FRATURA

Consiste na separao do material em 2 ou

mais partes devido aplicao de uma cargaesttica temperaturas relativamente baixasem relao ao ponto de fuso do material


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FRATURA

Fraturas dcteis

Fratura frgil


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FRATURA DCTILE ASPECTO MACROSCPICO


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MECANISMO DA FRATURADCTIL

a- formao do pescoo

b- formao de cavidades

c- coalescimento das

cavidades para promoveruma trinca ou fissura

d- formao e propagaoda trinca em um ngulode 45 graus em relao

tenso aplicadae- rompimento do material

por propagao da trinca


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FRATURA DCTILE ASPECTO MICROSCPICO


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FRATURA FRGILASPECTO MACROSCPICO

A fratura frgil (por clivagem) ocorre com a formao e propagao de uma trinca

que ocorre a uma direo perpendicular aplicao da tenso


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FRATURA FRGILASPECTO MACROSCPICO

Incio da fratura por formao de trinca


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FRATURA TRANSGRANULAR EINTERGRANULAR

TRANSGRANULAR INTERGRANULAR

A fratura passa atravs do groA fratura se d no contorno de gro


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EXEMPLO DE FRATURA SOB TRAO EM MATERIAISCOMPSITOSEx: Liga de alumnio reforada com partculas de SiC e Al2O3

A fratura da partcula se d por clivagem, ou seja, ocorre ao longode planos cristalogrficos especficos


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FLUNCIA (CREEP)

Quando um metal solicitado por uma carga,imediatamente sofre uma deformao elstica. Com aaplicao de uma carga constante, a deformao

plstica progride lentamente com o tempo (fluncia)at haver um estrangulamento e ruptura do material

Velocidade de fluncia (relao entre deformao

plstica e tempo) aumenta com a temperaturaEsta propriedade de grande importnciaespecialmente na escolha de materiais para operar aaltas temperaturas


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FLUNCIA (CREEP)

Ento, fluncia definida como a deformaopermanente, dependente do tempo e datemperatura, quando o material submetido uma

carga constanteEste fator muitas vezes limita o tempo de vida deum determinado componente ou estrutura

Este fenmeno observado em todos os materiais,e torna-se importante altas temperaturas(0,4TF)


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PERGUNTAS

Por qu um tamanhode gro grandefavorece uma maior

resistncia fluncia?

O que significatemperaturaequicoesiva (TEC)?


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ENSAIO DE FLUNCIA

Bibliografia: V. Chiaverini, TecnologiaMecnica, Vol. 1

Ler mais sobre fluncia no Van Vlack pg152


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ENSAIO DE FLUNCIA

executado pela aplicao deuma carga uniaxial constante aum corpo de prova de mesma

geometria dos utilizados noensaio de trao, a umatemperatura elevada e constante

O tempo de aplicao de carga

estabelecido em funo davida til esperada docomponente

Mede-se as deformaes

ocorridas em funo do tempo(x t)


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Curva x t

Estgio primrio:

ocorre um decrscimocontnuo na taxa defluncia (= d/dt), ouseja, a inclinao dacurva diminui com otempo devido aoaumento da resistncia

por encruamento.


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Curva x t

Estgio tercirio:ocorre umaacelerao na taxa de fluncia (=d/dt) que culmina com a ruptura

do corpo de prova.A ruptura ocorre com a separaodos contornos de gro, formao ecoalescimento de trincas,conduzindo a uma reduo de realocalizada e consequente aumentoda taxa de deformao


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FADIGA

a forma de falha ou ruptura que ocorre nasestruturas sujeitas foras dinmicas e cclicas

Nessas situaes o material rompe com tensesmuito inferiores correspondente resistncia trao (determinada para cargas estticas)

comum ocorrer em estruturas como pontes,

avies, componentes de mquinasA falha por fadiga geralmente de natureza frgilmesmo em materiais dcteis.


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FADIGA

A fratura ou rompimento do material por fadiga

geralmente ocorre com a formao e propagaode uma trinca.A trinca inicia-se em pontos onde h imperfeioestrutural ou de composio e/ou de altaconcentrao de tenses (que ocorre geralmente nasuperfcie)

A superfcie da fratura geralmente perpendicular

direo da tenso qual o material foi submetido


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FADIGA

Os esforos alternados que podem levar fadiga

podem ser:Trao

Trao e compresso

Flexo

Toro,...


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RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGACURVA -N OU CURVA WOHLER

A CURVA -N REPRESENTA A TENSO VERSUS NMERODE CICLOS PARA QUE OCORRA A FRATURA.

Normalmente para N utiliza-se escala logartmica


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PRINCIPAIS RESULTADOSDO ENSAIO DE FADIGA

Limite de resistncia fadiga(

Rf): emcertos materiais(aos, titnio,...)

abaixo de umdeterminado limitede tenso abaixo doqual o material nuncasofrer ruptura por

fadiga.Para os aos o limite deresistncia fadiga(Rf) est entre 35-65% do limite de

resistncia trao.


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PRINCIPAIS RESULTADOSDO ENSAIO DE FADIGA

Resistncia fadiga(f): em algunsmateriais a tenso naqual ocorrer a falha

decrescecontinuamente com onmero de ciclos(ligas no ferrosas:Al, Mg, Cu,...).

Nesse caso a fadiga caracterizada porresistncia fadiga


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ENSAIO DE FADIGA E


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ENSAIO DE FADIGA ELIMITE DE FADIGA

Bibliografia: V. Chiaverini, Tecnologia Mecnica, Vol. 1

Ler mais sobre fadiga no Van Vlack pg 157


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FATORES QUE INFLUENCIAM AVIDA EM FADIGA

Tenso Mdia:o aumento do nvel mdio detenso leva a uma diminuio da vida tilEfeitos de Superfcie:variveis de projeto (cantos

agdo e demais descontinuidades podem levar aconcentrao de tenses e ento a formao detrincas) e tratamentos superficiais (polimento,

jateamento, endurecimento superficial melhoramsignificativamente a vida em fadiga)

Efeitos do ambiente:fadiga trmica(flutuaesna temperatura) e fadiga por corroso(ex. pitesde corroso podem atuar como concentradores decorroso)

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