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:
  1. Diferenciar “resistência à fadiga” de “limite de fadiga”.
  2. Dizer se todo material tem limite de fadiga.
  3. 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 sigmaa,;N=10^6 = resistência à fadiga para 10^6 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:
êà
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 sigmae = limNtoinfty sigmaa(N) 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:
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:
  1. Monta ensaio de fadiga (geralmente rotativa ou dobramento alternado).
  2. Aplica várias amplitudes e registra o número de ciclos até a falha.
  3. Plota versus (curva S–N).
  4. 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).

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