12- A fadiga é um mecanismo de falha que ocorre na maioria dos componentes mecânicos que são submetidos a esforços cíclicos. Atualmente ela é responsável por boa parte das falhas catastróficas que ocasiona diversos prejuízos e riscos ao processo e operadores. Baseado nas características da falha por fadiga, cite qual é o mecanismo básico para que ocorra uma falha por fadiga. Como a mesma pode ser evitada?

Passo 1

O enunciado fala sobre a fadiga de materiais, que é a falha de componentes submetidos a carregamentos repetidos ou cíclicos. Ele pede para identificarmos o mecanismo básico que leva à falha por fadiga e, em seguida, apontar medidas de prevenção. Para isso, vamos entender como surgem e crescem as trincas em regime cíclico e depois ver o que pode ser feito no projeto e no tratamento do material para evitar ou atrasar essa falha.

Passo 2

O mecanismo básico da fadiga envolve duas etapas principais: nucleação de trincas e propagação dessas trincas. Na primeira etapa, regiões com concentrações de tensão (como bordas, entalhes, rugosidades de superfície ou inclusões internas) sofrem microdeslocamentos a cada ciclo de carregamento, gerando pequenas fissuras microscópicas. Na segunda etapa, essas fissuras crescem progressivamente a cada novo ciclo, pois a ponta de trinca concentra tensões elevadas que avançam no material, até que a seção resistente remanescente não suporte mais o esforço e ocorra a fratura catastrófica.

Passo 3

Para evitar ou retardar a falha por fadiga, devemos atacar tanto a nucleação quanto a propagação de trincas. Entre as principais medidas estão a eliminação de concentrações de tensão (projetar raios de curvatura suaves, evitar entalhes acentuados), melhorar o acabamento de superfície (polimento, jateamento de granalha), introduzir tensões residuais compressivas na superfície (têmpera superficial, shot peening), controlar rigorosamente as cargas de serviço (manter picos de tensão abaixo de limites de fadiga) e escolher materiais com alta tenacidade e resistência à fadiga.

Resposta

O mecanismo básico é a formação de microtrincas em pontos de concentração de tensão, seguidas da propagação dessas trincas sob carregamento cíclico até a fratura final. Para evitar a fadiga, elimina-se ou reduz-se concentrações de tensão no projeto, melhora-se o acabamento e o tratamento de superfície para gerar tensões residuais compressivas e controla-se o nível de tensão aplicado, além de usar materiais adequados com boa resistência à fadiga.

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