32. Diferencie a falha por fadiga da falha por superação do limite à tração.
A falha por fadiga é resultante da aplicação constante da tensão no material e consiste num processo de três etapas: início da trinca, propagação da trinca e ruptura. Já a falha por superação do limite à tração se dá pela aplicação de uma tensão após o ponto de ruptura na “curva de engenharia” ou “curva verdadeira”. Na curva verdadeira, após a ruptura a área diminui, portanto a tensão mecânica continua aumentando. Na curva de engenharia, não se considera essa redução de área, portanto a tensão mecânica diminui após o limite de resistência a tração.
Passo 1
O enunciado pede para diferenciar dois tipos de falha em materiais metálicos: a falha por fadiga e a falha por superação do limite à tração. O conteúdo envolve mecânica dos materiais, mais especificamente comportamento sob carregamento cíclico versus carregamento monotônico até o pico de resistência.
Passo 2
A falha por fadiga ocorre quando o material é submetido a tensões repetidas (cíclicas) abaixo do seu limite de resistência estático. Esse processo se desenvolve em três etapas principais:
- Início de trinca: pequenas imperfeições ou concentrações de tensão geram microtrincas.
- Propagação de trinca: as microtrincas crescem progressivamente a cada ciclo de carga, avançando no interior do material.
- Ruptura final: quando a seção resistente restante não suporta mais a tensão, ocorre o colapso súbito.
Passo 3
A falha por superação do limite à tração acontece em carregamento monotônico, quando a tensão aplicada ultrapassa o valor máximo definido pela curva de resistência do material. Nas duas representações de curva tensão-deformação:
– Na curva de engenharia, após atingir o pico (limite de resistência à tração), não se considera a redução de área por estricção, então a tensão calculada cai.
– Na curva verdadeira, leva-se em conta a diminuição da área, fazendo a tensão continuar subindo mesmo após o início da estricção, até a ruptura.
– Na curva de engenharia, após atingir o pico (limite de resistência à tração), não se considera a redução de área por estricção, então a tensão calculada cai.
– Na curva verdadeira, leva-se em conta a diminuição da área, fazendo a tensão continuar subindo mesmo após o início da estricção, até a ruptura.
Passo 4
Comparando os dois fenômenos:
– Tipo de carregamento: fadiga é cíclico; superação do limite à tração é estático ou monotônico.
– Mecanismo de dano: fadiga envolve iniciação e propagação de trincas ao longo do tempo; superação do limite é estricção única até o pico de resistência.
– Superfície de fratura: em fadiga apresenta “faixas” ou “marcas de clivagem” paralelas, enquanto na sobrecarga mostra aspecto dúctil (morfologia em “cup and cone”) ou frágil, dependendo do material.
– Tipo de carregamento: fadiga é cíclico; superação do limite à tração é estático ou monotônico.
– Mecanismo de dano: fadiga envolve iniciação e propagação de trincas ao longo do tempo; superação do limite é estricção única até o pico de resistência.
– Superfície de fratura: em fadiga apresenta “faixas” ou “marcas de clivagem” paralelas, enquanto na sobrecarga mostra aspecto dúctil (morfologia em “cup and cone”) ou frágil, dependendo do material.
Resposta
Falha por fadiga: ocorre por carregamento cíclico abaixo da resistência estática, com três etapas (início de trinca, propagação e ruptura), deixando marcas características de propagação de trinca.
Falha por superação do limite à tração: ocorre em carregamento monotônico que ultrapassa o pico da curva tensão-deformação, levando à estricção e ruptura imediata, com comportamento distinto em curva de engenharia e curva verdadeira.
Falha por superação do limite à tração: ocorre em carregamento monotônico que ultrapassa o pico da curva tensão-deformação, levando à estricção e ruptura imediata, com comportamento distinto em curva de engenharia e curva verdadeira.