O que é diagrama de Wohler ou curvas S-N? como são determinados? Qual(s) o(s) objetivo(s) da determinação desta curva em um material que irá ser aplicado em uma maquina ou componente submetida a intensa vibração mecânica?
Passo 1
Beleza, o enunciado tá perguntando o que é o diagrama de Wohler (ou curva S-N), como a gente o obtém e por que a gente faz isso quando vai escolher um material que vai sofrer vibração intensa. Esse assunto cai dentro de Resistência dos Materiais, mais especificamente o tema Fadiga. Pra resolver, a gente vai precisar entender:
- O que é fadiga e por que a gente faz um ensaio de ciclos até a fratura;
- Como se constrói um gráfico tensão × número de ciclos (a tal curva S-N);
- Pra que serve essa curva no projeto de peças que vibram.
Passo 2
Primeiro, o que é o diagrama de Wohler (ou curva S-N)?
– Fadiga é o fenômeno onde, sob carregamento cíclico, o material pode quebrar mesmo em tensões abaixo da resistência estática.
– A curva S-N é um gráfico em que no eixo vertical (S) fica a amplitude de tensão alternada e, no horizontal (N), o número de ciclos até a falha.
– Em geral, pontos experimentais são coletados fazendo-se ensaios de tração-compressão ou flexão alternada, variando a tensão e contando quantos ciclos a amostra aguenta antes de quebrar.
– Fadiga é o fenômeno onde, sob carregamento cíclico, o material pode quebrar mesmo em tensões abaixo da resistência estática.
– A curva S-N é um gráfico em que no eixo vertical (S) fica a amplitude de tensão alternada e, no horizontal (N), o número de ciclos até a falha.
– Em geral, pontos experimentais são coletados fazendo-se ensaios de tração-compressão ou flexão alternada, variando a tensão e contando quantos ciclos a amostra aguenta antes de quebrar.
Passo 3
Como a gente determina a curva na prática?
- Prepara várias amostras do material com geometria padronizada;
- Em cada ensaio, aplica-se uma tensão alternada de amplitude
constante e registra-se o número de ciclos até a fratura; - Repete com diferentes valores de
e anota pares ; - Plota-se esses pares em escala log–log e, muitas vezes, ajusta-se por uma expressão tipo a lei de Basquin:
ondee são constantes do material.
5) O resultado é a curva S-N, que pode ter um “platô” (às vezes chamado limite de fadiga), onde além de certo número de ciclos o material teoricamente não falha.
Passo 4
Qual é o objetivo de obter essa curva?
- Definir a tensão máxima segura para um dado número de ciclos (e vice-versa).
- Conhecer o “limite de fadiga” (se houver) para projetar peças que tenham vida praticamente infinita sob vibração.
- Avaliar quantos ciclos até falha sob determinada condição de carregamento.
- Prevenir falhas catastróficas em componentes sujeitos a vibração ou carga cíclica, garantindo segurança e durabilidade.
Resposta
O diagrama de Wohler (curva S-N) mostra a relação entre a amplitude de tensão cíclica
e o número de ciclos até a falha
. Ele é obtido por ensaios de fadiga, onde se aplica tensão alternada em amostras e se mede quantos ciclos elas sobrevivem. O principal objetivo é determinar qual tensão é segura para o material em componentes que vão sofrer vibração intensa, permitindo projetar peças com vida útil previsível e evitar quebras por fadiga.