Lista de Exercícios Resolvida: Fadiga em Elementos de Máquinas II

Elementos de Máquinas II Lista de Exercícios Fadiga resolvido Construa um diagrama SN estimado para uma barra de aço e defina suas equações Quantos ciclos de vida podem ser esperados se a tensão alternada é de 100 MPa O Sut obtido experimentalmente é 600 MPa A barra quadrada tem 150 mm2 150mmcada lado e tem acabamento superficial de laminado a quente A temperatura máxima de operação é de 500C O carregamento aplicado é flexão pura alternada Hipótese A vida infinita é requerida e pode ser obtida pois este aço dúctil apresenta limite de fadiga Será considerado um fator para confiabilidade de 999 1 Como nenhuma informação sobre o limite de fadigaSe ou resistência à fadigaSf é fornecido estimase Se com base no limite de ruptura a tração Sut usando a Equação 2O carregamento é de flexão portanto o fator de carregamento da Equação Observe que N1 corresponde sempre a 1000 ciclos e seu log10 vale 3 Para um material com ponto de limite de fadiga em N2 106 z 3 6 3 Elementos de Máquinas II 3 A peça é maior que o corpo de prova e não tem seção circular portanto um diâmetro equivalente baseado em 95 da tensão máxima A95 deve ser determinado e usado para encontrar o fator de tamanho Para uma seção retangular sob flexão sem rotação a área A95 é definida na Figura 625c e o diâmetro equivalente é obtido por meio da Equação Lista de Exercícios RESOLVIDA Fadiga e o fator de tamanho é encontrado pela Equação O fator de acabamento superficial é indicado pela Equação 67 e pelos valores da Tabela 63 para o acabamento por laminação a quente especificado O fator de temperatura é obtido da Equação O fator de confiabilidade é obtido por meio da Tabela de confiabilidade temos para 999 O valor corrigido do limite de fadiga Se pode agora ser calculado pela Equação Equação de Marin Método Estocástico Elementos de Máquinas II Para criar o diagrama SN é necessário estimar a tensão Sm em 103 ciclos de acordo com a Equação 69 para flexão O diagrama SN estimado é mostrado na Figura abaixo com os valores de Sm e de Se acima As equações das duas linhas são obtidas pelas Equações assumindo que Se começa aos 106 ciclos Lista de Exercícios Fadiga resolvido Elementos de Máquinas II Lista de Exercícios Fadiga resolvido Elementos de Máquinas II 1 Como nenhuma informação sobre a resistência à fadiga é fornecida estimase Sf com base no limite de ruptura usando a Equação Esse valor corresponde a N 5E8 ciclos Não há limite de fadiga na curva SN do alumínio 2 O carregamento é torção pura portanto o fator de carregamento da Equação pois a tensão de cisalhamento na torção aplicada será convertida em uma tensão normal equivalente de Von Mises para comparação no diagrama de resistência SN Elementos de Máquinas II 3 O tamanho da peça é maior que o do corpo de prova e sua seção é circular portanto o fator de tamanho pode ser estimado pela equação que esta relação é baseada nos dados para aços 4 O fator de acabamento superficial é encontrado usando os dados da Tabela para peças forjadas lembrando que essas relações foram desenvolvidas para aço e podem ser menos precisas para alumínio 5Assumese 6 O fator de confiabilidade para 990 7 A resistência à fadiga corrigida Sf para N 5E8 pode agora ser calculada 8 Para construir o diagrama SN precisase ainda estimar a tensão Sm a 103 ciclos Observe que o valor para o caso de flexão é usado para o caso de torção Lista de Exercícios Fadiga resolvido Elementos de Máquinas II 9 O coeficiente e o expoente da curva SN corrigida assim como sua Equação são obtidos O valor de z é tirado da Tabela abaixo para Sf a 5E8 ciclos 10 A resistência à fadiga para a vida desejada de N 2E7 ciclos pode ser avaliada pela Equação para a curva SN corrigida SN é maior que Sf por ter sido calculado para uma vida menor em comparação à resistência à fadiga estipulada anteriormente Lista de Exercícios Fadiga resolvido Elementos de Máquinas II 11 Observe a ordem das operações Primeiro foi encontrada uma resistência à fadiga não corrigida Sf para uma vida cíclica padrão N 5E8 então esta foi corrigida de acordo com os fatores apropriados de dos cálculos estocásticos pelo método de Marin Só a partir daí é que foi criada para a curva SN de forma que esta passe pelo valor corrigido Sf para N 5E8 Se tivéssemos criado usando o valor não corrigido Sf resolvida para a vida desejada N 2E7 e se os fatores de correção tivessem sido aplicados depois o resultado seria diferente e incorreto Por serem funções exponenciais a superposição não é válida Lista de Exercícios Fadiga resolvido