Qual o significado (definição) de tenacidade à fratura, Kl c (em inglês, fracture toughness)? Como se pode determinar o Kl c de um dado material?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você perguntou sobre o que é a tenacidade à fratura, representada por $ K_{lc} $ (ou fracture toughness em inglês), e como podemos determinar esse valor para um material específico. Vamos explorar esse conceito e entender os métodos usados para medir essa propriedade.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é tenacidade à fratura. A tenacidade à fratura $ K_{lc} $ é uma medida de quão resistente um material é à propagação de trincas ou rachaduras sob estresse. Em outras palavras, indica a capacidade do material de resistir à fratura quando submetido a forças que tentam abrir ou propagar uma rachadura existente.
Matematicamente, a tenacidade à fratura pode ser expressa pela fórmula:
Klc
Onde:
  • $ Y $ é um fator geométrico que depende da forma e do carregamento da amostra.
  • $ \sigma $ é a tensão aplicada.
  • $ a $ é o tamanho da trinca.

Passo 3

Agora, como determinar o $ K_{lc} $ de um material? Geralmente, isso é feito através de testes experimentais padronizados. Um dos métodos mais comuns é o teste de tração com amostras pré-polidas.
No teste, uma amostra do material com uma trinca pré-existente é submetida a um carregamento controlado até que a trinca comece a se propagar. Durante o teste, medem-se a força aplicada e a extensão da trinca. Com esses dados, usando a fórmula que mencionamos anteriormente, podemos calcular a tenacidade à fratura $ K_{lc} $.
Além disso, existem normas internacionais, como a ASTM E399, que detalham procedimentos específicos para a realização desses testes, garantindo que os resultados sejam precisos e comparáveis.

Resposta

Então, a tenacidade à fratura $ K_{lc} $ mede a capacidade de um material resistir à propagação de trincas sob estresse. Para determinar o $ K_{lc} $ de um material, realizamos testes experimentais padronizados, como o teste de tração com amostras pré-polidas, onde analisamos a resposta do material à aplicação de forças que tentam abrir uma trinca existente.

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