Falha por Fadiga em Eixos: Nucleação, Propagação de Trinca e Análise de Tensões

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 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 Tabela 62 Parâmetros para o fator de modificação de superfície de Marin Equação 619 Acabamento superficial S ut kpsi S ut Mpa Fator a Exponente b Retificado 134 158 0085 Usinado ou laminado a frio 270 451 0265 Laminado a quente 144 577 0718 Forjado 399 272 0995 Extraído de CJ Noll e C Lipson Allowable Working Stresses Society for Experimental Stress Analysis vol 3 n 2 1946 p 29 Reproduzido por OJ Horger ed in Metals Engineering Design ASME Handbook Nova York McGrawHill Copyright 1953 by The McGrawHill Companies Inc Reimpresso com autorização Tabela 65 Fatores de confiabilidade k e correspondents a 8 de desvio padrão do limite de endureança Confiabilidade Variante de transformação z α Fator de confiabilidade k e 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 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 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