Fadiga em Eixos - Análise de Carregamentos Dinâmicos e Métodos de Avaliação

Elementos de Máquinas e Projeto de Dispositivos Mecânicos Prof Guilherme de Faveri Falha por Fadiga em Eixos Carregamentos Dinâmicos 𝜎 𝑡 𝑖1 𝐴𝑖 Falha por Fadiga em Eixos Carregamentos Dinâmicos Razão de Tensão Razão de Amplitude Falha por Fadiga em Eixos Nucleação e Propagação de Trinca A trinca nucleia em um ponto de tensão elevada localmente e propaga com tensões de tração normais à direção da trinca Take a Closer Look at Fatigue and Fracture Fatigue Crack Growth Test Yo uTube Falha por Fadiga em Eixos Nucleação e Propagação de Trincas Falha por Fadiga em Eixos Nucleação e Propagação de Trincas Falha por Fadiga em Eixos Nucleação e Propagação de Trincas Falha por Fadiga em Eixos Nucleação e Propagação de Trincas Falha por Fadiga em Eixos Método Tensão Vida Ensaio de Flexão Rotativa Falha por Fadiga em Eixos Método Tensão Vida Ensaio de Flexão Rotativa 𝜎 𝑚á 𝑥 𝑀𝑐 𝐼 Falha por Fadiga em Eixos Método Tensão Vida Fadiga de baixo ciclo N ciclos deformação plástica Fadiga de alto ciclo N Vida infinita N Alguns materiais não apresentam vida infinita Figura 611 Bandas SN para ligas de alumínio representativas excluindo ligas forjadas com Sut 260 MPa Extraído de RC Juvinall Enginering Considerations of Stress Strain and Strength Copyright 1967 by The McGrawHill Companies Inc Reimpresso com permissão Vida N ciclos log Pico da tensão alternante de flexão S MPa log Forjado trabalhado mecanicamente Fundido em molde permanente Fundido em areia Falha por Fadiga em Eixos Limite de Endurança Limite de Resistência à Fadiga Falha por Fadiga em Eixos Limite de Resistência à Fadiga Modificadores Material composição modo de falha variabilidade Manufatura método tratamento térmico remoção de superfície condição superficial concentração de tensão Ambiente corrosão temperatura estado de tensão tempo de relaxação Projeto Tamanho forma vida estado de tensão concentração de tensão velocidade fricção Aplicação real Ensaios de Laboratório Falha por Fadiga em Eixos Limite de Resistência à Fadiga Modificadores ka aSutb Tabela 62 Parâmetros para o fator de modificação de superfície de Marin Equação 619 Acabamento superficial Fator a Expoente b Sut kpsi Sut Mpa Retificado 134 158 0085 Usinado ou laminado a frio 270 451 0265 Laminado a quente 144 577 0718 Forjado 399 272 0995 Extraído de C J Noll e C Lipson Allowable Working Stresses Society for Experimental Stress Analysis vol 3 n 2 1946 p 29 Reproduzido por O J Horger ed in Metals Engineering Design ASME Handbook Nova York McGrawHill Copyright 1953 by The McGrawHill Companies Inc Reimpresso com autorização kc 1 flexão 085 axial 059 torção kd 0975 0432103TF 0115105TF2 0104108TF3 05951012TF4 kb d030107 0879d0107 para 011 d 2 in 091d0157 para 2 d 10 in d7620107 124d0107 para 279 d 51 mm 151d0157 para 51 d 254 mm ke 1 008za Tabela 65 Fatores de confiabilidade ke correspondentes a 8 de desvio padrão do limite de endurana Confiabilidade Variante de transformação za Fator de confiabilidade ke 50 0 1000 90 1288 0897 95 1645 0868 99 2326 0814 999 3091 0753 9999 3719 0702 99999 4265 0659 999999 4753 0620 Falha por Fadiga em Eixos Efeito de Concentração de Tensão Falha por Fadiga em Eixos Efeito de Concentração de Tensão Falha por Fadiga em Eixos Kt rd Critérios de Falha A equação de critério para a linha de Soderberg é SaSe SmSy 1 Similarmente encontramos a relação de Goodman modificada como SaSe SmSut 1 O critério de falha de Gerber é escrito como SaSe SmSut2 1 e o ASMEelíptico é escrito como SaSe2 SmSy2 1 Critérios de Falha Soderberg σaSe σmSy 1n Goodman modificada σaSe σmSut 1n Gerber nσaSe nσmSut2 1 ASMEelíptica nσaSe2 nσmSy2 1 Carregamentos Combinados Eixo circular maciço Em um ressalto usinado de eixo o diâmetro menor d é 28 mm o diâmetro maior D é 42 mm e o raio do filete é 28 mm O momento flexor é 1424 N m e o momento estável de torção é 1243 N m O eixo de aço termotratado tem uma resistência última Sut 735 MPa e uma resistência ao escoamento de Sy 574 MPa A meta de confiabilidade é de 09 a Determine o fator de segurança à fadiga do desenho usando cada um dos critérios de falha por fadiga descritos nesta seção b Determine o fator de segurança de escoamento