Há diferença entre as fraturas que ocorrem por tração e por torção? Justifique.
Passo 1
O enunciado pergunta se existe diferença entre a fratura originada por uma carga de tração (força normal) e a fratura causada por torção (momento torçor). O conteúdo envolve mecânica de materiais e teoria de fratura, em particular os estados de tensão de tração (modo I) e de cisalhamento (modo III ou shear), e as características macroscópicas da superfície de fratura.
Passo 2
Quando um corpo é carregado em tração pura, atua uma tensão normal
ao longo do eixo. A fratura por tração corresponde ao modo I de abertura de fissura, em que o plano de fratura fica praticamente perpendicular ao eixo de carregamento. Em materiais dúcteis observa-se “cup and cone”: primeiro ocorre estricção (necking), com superfície côncava em uma face e convexa na outra; em materiais frágeis há um plano quase perfeitamente plano e liso. A propagação de trinca dá-se por abertura, com o deslocamento das faces sendo normal ao plano de fratura.
Passo 3
Na torção pura o estado de tensão é de cisalhamento, caracterizado por uma tensão de torção
no material. A falha ocorre ao longo dos planos de máxima tensão de cisalhamento, orientados tipicamente a
em relação ao eixo. Dessa forma a superfície de fratura apresenta feições helicoidais ou laminares, com aspecto mais rugoso e ângulos de fratura inclinados. Não há necking vulnerável como na tração, mas sim um deslizamento em planos de cisalhamento.
Passo 4
Comparando os dois casos, as diferenças fundamentais são:
- Orientação do plano de fratura – perpendicular ao eixo em tração versus
helicoidal em torção. - Mecanismo de propagação – abertura pura (modo I) na tração e cisalhamento (modo III) na torção.
- Aspecto da superfície – lisa ou cup-and-cone em tração, rugosa e helicoidal em torção.
Resposta
Sim. Em tração a fratura ocorre por abertura normal ao eixo (modo I), gerando superfícies planas ou “cup-and-cone”; em torção a fratura dá-se por cisalhamento ao longo de planos a
, produzindo superfícies helicoidais e rugosas.