Defina os seguintes conceitos:
concentração de tensão na ponta de uma trinca;
concentração de tensão na ponta de uma trinca;
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o conceito de concentração de tensão na ponta de uma trinca, que faz parte do campo de Mecânica da Fratura em Mecânica dos Materiais. Para isso, precisamos explicar como se comporta o campo de tensões perto do vértice de uma trinca plana e introduzir o parâmetro que quantifica essa “concentração” — o fator de intensidade de tensão.
Passo 2
Quando um corpo com uma trinca plana é submetido a carregamento, as linhas de força de tensão se “curvam” em torno da ponta da trinca e as tensões locais crescem muito mais rápido do que no restante do material. Em regime linear-elástico, esse crescimento obedece a uma singularidade do tipo
onde:
• é a distância ao vértice da trinca;
• é o ângulo medido em torno da ponta;
• descreve a variação angular do campo de tensões;
• é o fator de intensidade de tensão, que resume a geometria da trinca e o modo de carregamento.
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Como
, a expressão mostra que
, ou seja, há uma concentração de tensões infinitamente alta no ponto teórico da ponta da trinca. O parâmetro
quantifica o nível dessa concentração e é usado para prever o crescimento da trinca e a fratura do material.
Resposta
Concentração de tensão na ponta de uma trinca é o fenômeno pelo qual as tensões locais aumentam sem limite à medida que se aproxima do vértice da trinca, seguindo um comportamento singular do tipo
sendo
o fator de intensidade de tensão que caracteriza a gravidade dessa concentração.