11- Conceitue tensão crítica e concentrador de tensão no contexto de mecânica da fratura.
Passo 1
O enunciado pede para conceituar dois termos básicos de mecânica da fratura: tensão crítica e concentrador de tensão. Vamos lembrar que, em mecânica da fratura, estamos preocupados com a forma como defeitos (como trincas) e descontinuidades geométricas elevam localmente os esforços até provocar propagação instável de fissuras.
Passo 2
Tensão crítica é o valor do esforço nominal que, aplicado a um corpo contendo uma trinca de comprimento
, faz com que o fator de intensidade de tensões na ponta da trinca atinja o valor crítico igual à tenacidade à fratura
. Em outras palavras, é o menor valor de tensão que provoca propagação instável da trinca. Matematicamente, para uma geometria simples e fator geométrico
, tem-se
Ou seja, acima de
a trinca cresce de modo catastrófico.
Passo 3
Concentrador de tensão é qualquer descontinuidade geométrica (furo, entalhe, mudança brusca de seção, ranhura, etc.) que faz o campo de tensões local aumentar em relação ao valor nominal aplicado. Esse aumento é quantificado pelo fator de concentração de tensões
onde
é a tensão máxima próxima ao entalhe e
é a tensão nominal longe da descontinuidade. Um valor
indica elevação local de tensões que favorece a iniciação e o crescimento de fissuras.
Resposta
Tensão crítica: esforço nominal mínimo que faz o fator de intensidade de tensões na ponta da trinca atingir a tenacidade à fratura
, dado por
acima do qual a trinca propaga-se de forma instável.
Concentrador de tensão: descontinuidade geométrica que eleva localmente o campo de tensões, medido pelo fator
onde
é a tensão no entalhe e
é a tensão aplicada distante.