Diferencie resistência à fadiga de limite de fadiga. Todos os materiais apresentam limite de fadiga? Como se determina o limite de fadiga?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para:
- Diferenciar “resistência à fadiga” de “limite de fadiga”.
- Dizer se todo material tem limite de fadiga.
- Explicar como se determina esse limite.
Isso é conteúdo de Mecânica dos Materiais / Materiais de Engenharia, mais especificamente fadiga de materiais. Para resolver, vamos precisar entender:
- O que é um ensaio de fadiga (curva S–N ou curva de Wöhler).
- O conceito de tensões cíclicas e número de ciclos até a falha.
- A diferença entre um ponto em uma curva S–N e uma assíntota horizontal (endurance limit).
Passo 2
Resistência à fadiga é a tensão alternada (ou amplitude de tensão) que um material aguenta antes de se romper depois de um certo número de ciclos
.
Teoria rápida: em um ensaio de fadiga medimos a amplitude de tensão e vemos após quantos ciclos
o corpo quebra. Se eu escolher
ciclos, a resistência à fadiga para
ciclos é o valor de
que causa falha exatamente aí. Matematicamente, a gente lê na curva S–N:
Teoria rápida: em um ensaio de fadiga medimos a amplitude de tensão
Ou seja, é um ponto qualquer da curva S–N (não necessariamente um platô).
Passo 3
Limite de fadiga (ou endurance limit) é, na prática, o valor de
abaixo do qual o material não rompe, mesmo que você aplique infinitos ciclos (ou um número muito grande, tipo
a
).
Na curva S–N, se ela chega a um patamar praticamente horizontal, esse patamar é o limite de fadiga . Então:
Na curva S–N, se ela chega a um patamar praticamente horizontal, esse patamar é o limite de fadiga
Ou seja, é a “assíntota” da curva.
Passo 4
Nem todo material tem um platô claro na curva S–N.
- Aços carbono e algumas ligas ferrosas geralmente têm um limite de fadiga bem definido (eles atingem um valor estável de tensão abaixo do qual não falham).
- Metais não ferrosos (como alumínio, cobre, ligas de titânio) ou polímeros normalmente não têm esse platô — a curva continua caindo, só bem mais lentamente. Nesse caso, fala-se em “resistência à fadiga para
ciclos” e não em limite.
Passo 5
Para determinar experimentalmente o limite de fadiga:
- Monta ensaio de fadiga (geralmente rotativa ou dobramento alternado).
- Aplica várias amplitudes
e registra o número de ciclos até a falha. - Plota
versus (curva S–N). - Se a curva estabilizar (formar platô), esse valor é
. Se não estabilizar, a gente escolhe um critério (por ex. tensão que não causa falha até ciclos).
Existem métodos estatísticos, tipo método Staircase, para refinar esse valor de forma confiável, mas a ideia básica é ver onde a curva para de cair.
Resposta
Resumindo:
- Resistência à fadiga é a tensão que leva a falha em um número específico de ciclos
. - Limite de fadiga é a tensão máxima abaixo da qual não ocorre falha, mesmo em ciclos muito altos (assíntota da curva S–N).
- Nem todos os materiais têm limite de fadiga; alguns só têm resistência à fadiga para cada
. - Para achar o limite, faz-se ensaios variando
, plota-se a curva S–N e identifica-se o platô (ou toma-se a tensão que não quebra até um critério de ciclos).