Sobre as principais características mecânicas dos matérias, elabore conceitos a respeito das citadas abaixo:
Fadiga
Fadiga
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o fenômeno de fadiga, que faz parte das características mecânicas dos materiais. Vamos explicar o que é fadiga, como ela se manifesta no nível micro e macro, quais são as curvas características (S–N) e quais fatores influenciam a vida em fadiga.
Passo 2
Fadiga é o processo de dano progressivo e localizado que ocorre em um material submetido a carregamentos cíclicos de tensão, mesmo quando esses níveis de tensão estão abaixo do limite de escoamento estático. Em outras palavras, sob solicitações alternadas de tração e compressão, ou variações de carregamento, o material pode falhar após certo número de ciclos, sem que haja sobrecarga instantânea.
Passo 3
No nível microscópico, a fadiga envolve duas etapas principais:
. Iniciação de trincas: concentradores de tensão (como descontinuidades de superfície, inclusões, ranhuras de usinagem) são locais preferenciais onde micro-trincas aparecem.
. Propagação de trincas: uma vez iniciada, a trinca cresce gradualmente a cada ciclo de carregamento até atingir um tamanho crítico, quando ocorre a fratura rápida do restante da seção.
Passo 4
Para caracterizar quantitativamente a fadiga usa-se a curva S–N (tensão versus número de ciclos até falha), também chamada curva de W"ohler. Em muitos materiais d’ucteis pode-se ajustar a parte de alto ciclo por uma lei de Basquin:
em que
é a amplitude de tensão,
o número de ciclos até falha, e
,
constantes obtidas experimentalmente. Em baixos ciclos, deformações plásticas crescentes fazem a relação tensão–deformação cíclica entrar em cena (curva
–N).
Passo 5
Diversos fatores influenciam a vida em fadiga:
- Tensão média e razão de alternância (
). - Acabamento de superfície (rugosidade aumenta concentração de tensões).
- Ambiente (corrosão acelera a propagação de trincas).
- Temperatura e velocidade de carregamento.
- Geometria e presença de entalhes ou furos.
Resposta
Fadiga é o fenômeno de falha sob carregamentos cíclicos de tensão abaixo do limite estático, envolvendo iniciação e propagação de trincas. É caracterizada pela curva S–N (ou
–N), onde a vida em ciclos depende da amplitude de tensão e de diversos fatores como acabamento, meio ambiente e geometria.