Cite as diferenças significativas que existem entre:
Tenacidade a fratura em deformação plana

Passo 1

Beleza! O enunciado pede pra você apontar as diferenças significativas entre a tenacidade à fratura medida sob condição de deformação plana (plane strain) e aquela medida sob deformação plana (plane stress). O conteúdo aqui é Mecânica da Fratura, mais especificamente a parte de Mecânica Linear Elástica (LEFM). Para resolver, a gente vai precisar entender o que é cada condição (plane stress x plane strain), as equações básicas (tipo σₙ=0 ou εₙ=0) e o conceito de “K_IC” (toughness em plane strain) versus “K_C” ou “K_IS” (em plane stress).

Passo 2

Primeiro, vamos definir cada uma:
  • Em plane stress (deformação plana), a espessura da peça é pequena e a tensão no eixo normal (z) se anula: sigmaz = 0
    Essa condição ocorre em chapas finas, e permite maior deformação plástica antes da fratura.
    - Em plane strain (deformação de plano), a peça é bem grossa e o alongamento no eixo normal some:
    varepsilonz = 0Aqui o material fica “confinado”, gera alta restrição plástica e mede-se a tenacidade crítica , que é o valor mais conservador de resistência à propagação de trinca.

Passo 3

Agora, as diferenças chaves:
  1. Nível de restrição plástica
    • Plane stress: baixa restrição → zona plástica maior → valor aparente de tenacidade mais alto.
    • Plane strain: alta restrição → zona plástica bem contida → valor de tenacidade menor (mais crítico).
  2. Dependência de espessura
    • Para garantir condição de plane strain e medir B,,a >= 2,5(KICsigmaY)^2, a espessura e o tamanho de trinca devem obedecer:
      - Em plane stress não há essa exigência rígida.
      3) Valor numérico de tenacidade
      - (plane strain) é o menor valor de tenacidade, referência para projeto seguro.
      - ou (plane stress) costuma ser 10–30% maior que , mas não serve como parâmetro de projeto estrutural.
      4) Aplicação prática
      - Plane strain: usado para materiais e componentes grossos, projeto de peças críticas (avião, offshore).
      - Plane stress: adequado para chapas finas, análise mais qualitativa da ductilidade.

Resposta

As diferenças mais importantes entre tenacidade à fratura em plane stress e em plane strain são:
• Estado de tensão/deformação (σ_z=0 vs ε_z=0)
• Nível de confinamento plástico (baixo vs alto)
• Dependência de espessura (extra rígida em plane strain)
• Valor de tenacidade (K_IS > K_IC, sendo K_IC mais conservador)
• Aplicações típicas (chapas finas vs componentes grosseiros)

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