Sobre as principais características mecânicas dos matérias, elabore conceitos a respeito das citadas abaixo:
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:
1. Iniciação de trincas: concentradores de tensão (como descontinuidades de superfície, inclusões, ranhuras de usinagem) são locais preferenciais onde micro-trincas aparecem.
2. 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:
\Delta\sigma^{m} N = C
em que \Delta\sigma é a amplitude de tensão, N o número de ciclos até falha, e m, C constantes obtidas experimentalmente. Em baixos ciclos, deformações plásticas crescentes fazem a relação tensão–deformação cíclica entrar em cena (curva \epsilon–N).

Passo 5

Diversos fatores influenciam a vida em fadiga:
  • Tensão média e razão de alternância ( R=\sigma_{\min}/\sigma_{\max}).
  • 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 \epsilon–N), onde a vida em ciclos depende da amplitude de tensão e de diversos fatores como acabamento, meio ambiente e geometria.

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