Determinação do limite de fadiga (Sf) para materiais não-ferrosos. O Sut para o alumínio 6061-T6 é 45000 psi . A barra forjada tem diâmetro de 2 in . A temperatura máxima de operação é de 400^circ F. O carregamento aplicado é torção pura. Será considerado um fator para confiabilidade de 90 %. A resistência à fadiga não-corrigida será tomada a 5E8 ciclos. Qual é o limite de fadiga corrigido em 2E7 ciclos?

Passo 1

O enunciado pede o limite de fadiga corrigido em 2times10^7 ciclos para alumínio 6061-T 6 ( Sut=45000 psi), barra forjada de diâmetro d=2 in, torção pura, temperatura de serviço 400^circF e confiabilidade de 90 %. O conteúdo é o método dos fatores de Marin para calcular o limite de fadiga não-corrigido a 5times10^8 ciclos e depois ajustar ao novo número de ciclos via lei de Basquin.

Passo 2

Estimamos o limite de fadiga não-corrigido para materiais não-ferrosos como
Se' = 0,4,Sut
Convertendo Sut=45000 psi para MPa ( 1 psi=0,006895 MPa),
Sut approx 45000times0,006895 = 310 MPa,
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Se' = 0,4times310 = 124 MPa (approx18000 psi)

Passo 3

Surface factor kS para forjamento (Marin):
kS = a,Sut^,b,
com a=272, b=-0,995 e Sut em MPa, então
kS = 272,(310)^-0,995approx0,90

Passo 4

Size factor kD em torção para diâmetro d=2 in =50,8 mm:
kD = 0,934,d^-0,097
kD = 0,934,(50,8)^-0,097approx0,64

Passo 5

Temperature factor kT. Para 400^circF ( approx204^circC) em alumínio, toma-se aproximadamente
kT approx 0,82

Passo 6

Reliability factor kR para 90 % de confiabilidade, usando
kR = 1 - 0,08,z,
onde z=1,2816 para 90 %,
kR = 1 - 0,08times1,2816 approx0,90

Passo 7

Load factor kL em torção pura é
kL = 0,59

Passo 8

Agora o limite de fadiga corrigido a 5times10^8 ciclos é
Se = Se',kS,kD,kT,kR,kL
Se = 124times0,90times0,64times0,82times0,90times0,59 approx31,1 MPaapprox4510 psi

Passo 9

Ajuste para N2=2times10^7 ciclos pela lei de Basquin com expoente típico b=-0,12:
Sf(N2) = Se,l(N25times10^8r)^,b =31,1,(0,04)^-0,12 MPa approx45,8 MPa
Convertendo para psi:
45,8 MPatimes145approx6640 psi

Resposta

O limite de fadiga corrigido em 2times10^7 ciclos é cerca de 6600 psi.

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