Cite as diferenças significativas que existem entre:
Tenacidade a fratura em tensão plana
Tenacidade a fratura em tensão plana
Passo 1
Então, o enunciado tá pedindo pra gente listar as diferenças principais entre tenacidade à fratura em condição de tensão plana e em condição de tensão triaxial (também chamada de tensão de plano de tensão ou “plane strain” vs “plane stress”). Esse é um assunto de mecânica da fratura: a gente vai precisar entender o que é tenacidade à fratura (K_IC), como a espessura da peça e o estado de tensões (plano tensão vs plano deformação) afetam a zona plástica ao redor da ponta de fissura.
Passo 2
Primeiro, bora lembrar o que cada caso significa:
- Tensão plana (plane strain): acontece em peças relativamente grossas, onde o material não consegue se deformar no sentido da espessura. A deformação nesse eixo é praticamente zero, então o estado de tensões na frente da trinca é de alta restrição (triaxial).
- Tensão de plano de tensão (plane stress): típico em chapas finas, onde a tensão no eixo de espessura é quase zero e a peça “vaza” pela espessura. A restrição é baixa.
Passo 3
Agora, a parte da tenacidade à fratura: é o valor crítico de fator de intensidade de tensão K que faz a trinca crescer. A gente mede tipicamente em ensaios padronizados e chama de K_IC no caso de plane strain. A teoria diz que só temos um K_IC verdadeiro quando o material está em plane strain (ou seja, restrito o suficiente).
Passo 4
Diferença no tamanho da zona plástica
- Em plane strain (tensão plana), a zona plástica ao redor da ponta de trinca é bem menor porque as tensões triaxiais “contêm” o material.
- Em plane stress (plano tensão), essa zona plástica se espalha mais, porque o material pode se deformar livremente pela espessura.
Passo 5
Impacto na tenacidade medida
- Em plane strain, como a zona plástica é pequena, o valor medido de K_IC é mais baixo (o ensaio é mais severo). A equação básica é
mas o valor crítico real (K_IC) só faz sentido quando a espessura garante plane strain.
- Em plane stress, a trinca “leva mais plástico” antes de propagar, então você obtém um valor aparente de tenacidade maior, mas ele depende da geometria e não é um K_IC “verdadeiro”.
Passo 6
Condição de espessura mínima
Para garantir condição de plane strain e ter um K_IC válido, a norma ASTM exige que a espessura e o tamanho da zona plástica satisfaçam
Para garantir condição de plane strain e ter um K_IC válido, a norma ASTM exige que a espessura
ou seja, a peça tem que ser grossa o suficiente pra restringir o escoamento.
Resposta
As diferenças significativas são:
- Estado de tensões: plane strain tem alta triaxialidade, plane stress tem baixa restrição.
- Zona plástica: em plane strain, é pequena; em plane stress, é maior.
- Valor de tenacidade: K_IC (plane strain) é menor e representa um limite real do material; o valor em plane stress é maior, mas dependente da geometria.
- Espessura mínima: só em peças espessas (satisfazendo
) se obtém um K_IC válido (plane strain).