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 2a, faz com que o fator de intensidade de tensões na ponta da trinca atinja o valor crítico igual à tenacidade à fratura K_{IC}. Em outras palavras, é o menor valor de tensão que provoca propagação instável da trinca. Matematicamente, para uma geometria simples e fator geométrico Y, tem-se
\sigma_{c} \;=\;\frac{K_{IC}}{Y\,\sqrt{\pi\,a}}.
Ou seja, acima de \sigma_{c} 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
K_{t} \;=\;\frac{\sigma_{\max}}{\sigma_{\text{nom}}}\!,
onde \sigma_{\max} é a tensão máxima próxima ao entalhe e \sigma_{\text{nom}} é a tensão nominal longe da descontinuidade. Um valor K_{t}>1 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 K_{IC}, dado por
\sigma_{c}=\frac{K_{IC}}{Y\sqrt{\pi a}},
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
K_{t}=\frac{\sigma_{\max}}{\sigma_{\text{nom}}},
onde \sigma_{\max} é a tensão no entalhe e \sigma_{\text{nom}} é a tensão aplicada distante.

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