Cite as diferenças significativas que existem entre:
Tenacidade a fratura em deformação plana
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:
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:
Aqui 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:
- 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).
- Dependência de espessura
- Para garantir condição de plane strain e medir
, 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.
- Para garantir condição de plane strain e medir
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)
• 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)