Cite as diferenças significativas que existem entre:
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 KI = sigma raizpi a,fg(aWg)
    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 B,,a,,W - a ;>=; 2.5,(KIC/sigmaY)^2 e o tamanho da zona plástica satisfaçam

ou seja, a peça tem que ser grossa o suficiente pra restringir o escoamento.

Resposta

As diferenças significativas são:
  1. Estado de tensões: plane strain tem alta triaxialidade, plane stress tem baixa restrição.
  2. Zona plástica: em plane strain, é pequena; em plane stress, é maior.
  3. 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.
  4. Espessura mínima: só em peças espessas (satisfazendo ) se obtém um K_IC válido (plane strain).

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