Sobre as falhas nos metais, avalie as afirmativas abaixo e assinale verdadeiro ou falso. Se falsa, justifique sua resposta. (3,0)
Afirmativa V F Justificativa
1. A fadiga provoca redução na área da seção transversal de um elemento a um ponto em que a carga não pode ser suportada e, como resultado, ocorre a ruptura previamente anunciada devido à formação da trinca.
2. A falha por fadiga se deve ao fato de que existem regiões microscópicas, em geral na superfície do membro, em que a tensão localizada se torna muito maior do que a tensão média que atua sobre a seção transversal.
3. O limite de fadiga de um material metálico é determinado em um diagrama tensão-ciclo, em que os resultados são montados em um gráfico no qual o eixo vertical representa a tensão e o horizontal o número de ciclos até a ruptura.
4. A falha em metais com natureza normalmente dúctil é sempre de natureza dúctil.
5. A fadiga é uma falha que ocorre em estruturas submetidas a tensões estáticas. Sob tais circunstâncias, é possível ocorrer uma falha sob um nível de tensão consideravelmente inferior ao limite de resistência à tração.
6. Na seleção de materiais sujeitos a falhas por fratura frágil deve verificar as propriedades de energia absorvida por impacto e temperatura de transição.

Passo 1

O enunciado pede para avaliarmos seis afirmativas sobre falhas em metais, envolvendo principalmente o fenômeno de fadiga, concentrações de tensão, diagrama tensão-ciclos (S-N), modos de fratura dúctil versus frágil, e critérios de seleção de materiais sujeitos a fratura frágil. Vamos marcar cada uma como verdadeira (V) ou falsa (F) e, se for falsa, dar uma justificativa didática.

Passo 2

Afirmativa 1: “A fadiga provoca redução na área da seção transversal de um elemento a um ponto em que a carga não pode ser suportada e, como resultado, ocorre a ruptura previamente anunciada devido à formação da trinca.”
Esta frase descreve mais um mecanismo de estricção e ruptura dúctil do que o de fadiga. Na fadiga, o metal sofre iniciação de trincas e crescimento delas, mas não uma redução uniforme da seção até a ruptura. Logo, é Falsa.

Passo 3

Afirmativa 2: “A falha por fadiga se deve ao fato de que existem regiões microscópicas, em geral na superfície do membro, em que a tensão localizada se torna muito maior do que a tensão média que atua sobre a seção transversal.”
Isso está correto: concentrações de tensão em defeitos microscópicos iniciam as trincas de fadiga. Logo, é Verdadeira.

Passo 4

Afirmativa 3: “O limite de fadiga de um material metálico é determinado em um diagrama tensão-ciclos, em que os resultados são montados em um gráfico no qual o eixo vertical representa a tensão e o horizontal o número de ciclos até a ruptura.”
Exatamente o diagrama S-N \sigma versus N é usado para obter o limite de fadiga. Logo, é Verdadeira.

Passo 5

Afirmativa 4: “A falha em metais com natureza normalmente dúctil é sempre de natureza dúctil.”
Mesmo metais ductéis podem falhar de modo frágil em condições de baixíssima temperatura ou altas velocidades de carregamento. Então não é sempre dúctil. Logo, é Falsa.

Passo 6

Afirmativa 5: “A fadiga é uma falha que ocorre em estruturas submetidas a tensões estáticas. Sob tais circunstâncias, é possível ocorrer uma falha sob um nível de tensão consideravelmente inferior ao limite de resistência à tração.”
Fadiga exige variação cíclica de carga, não tensões puramente estáticas. Em estático pode ocorrer fluência (creep), mas não fadiga. Logo, é Falsa.

Passo 7

Afirmativa 6: “Na seleção de materiais sujeitos a falhas por fratura frágil deve verificar as propriedades de energia absorvida por impacto e temperatura de transição.”
Correto: ensaio de impacto (ex.: Charpy) e temperatura de transição dúctil-frágil são essenciais. Logo, é Verdadeira.

Resposta

  1. Falso. A fadiga se dá por iniciação e propagação de trincas, não por redução uniforme da seção.
  2. Verdadeiro. Concentrações microscópicas elevam localmente a tensão, iniciando a fadiga.
  3. Verdadeiro. O limite de fadiga vem do diagrama S-N \sigma vs. N.
  4. Falso. Metais dúcteis podem fraturar de modo frágil em baixas temperaturas ou altas taxas de carregamento.
  5. Falso. Fadiga ocorre sob carregamento cíclico, não estático.
  6. Verdadeiro. Energia de impacto e temperatura de transição são cruciais para prevenir fratura frágil.

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