Concentração de Tensão e Fadiga: Linhas de Goodman e Soderberg

Concentração de tensão fadiga linhas de Goodman e Soderberg Apresentação Os materiais ao longo de sua vida útil estão expostos a uma variação de esforços e tensões cíclicas o que permite o surgimento de trincas microscópicas Essas trincas vão aumentando de tamanho conforme a aplicação de cargas cíclicas e dinâmicas até que em determinado momento ocorre a fratura do material Nesse caso é necessário levar em consideração também materiais cerâmicos e plásticos pois ambos vêm sendo amplamente utilizados e apresentam os mesmos tipos de desgaste em relação ao tempo e à fadiga Nesse contexto o estudo da concentração de tensão e das causas de fratura do material é uma parte fundamental da engenharia pois permite evitar paradas desnecessárias acidentes e até mesmo catástrofes nas máquinas e estruturas dimensionadas Além de compreender como uma trinca surge no material o engenheiro precisa conhecer formas específicas sobre como evitar ao máximo o surgimento e a ampliação de tais falhas a fim de que o material tenha uma vida útil aumentada com melhor aproveitamento trazendo maior segurança ao envolvidos Nesta Unidade de Aprendizagem você vai aprender como ocorre a concentração de tensão nos materiais além de entender o que é fadiga e como ela ocorre nos componentes mecânicos Também serão abordados os estágios de desenvolvimento da fadiga e o modo como devem ser aplicadas as linhas de Goodman e Soderberg para a determinação das cargas dinâmicas e estáticas em componentes mecânicos Bons estudos Ao final desta Unidade de Aprendizagem você deve apresentar os seguintes aprendizados Descrever como ocorre a concentração de tensão em componentes de máquinas Identificar o que é fadiga como ela ocorre em componentes mecânicos e quais são seus estágios de desenvolvimento Aplicar as linhas de Goodman e Soderberg para determinar cargas dinâmicas e estáticas em componentes mecânicos Desafio O projeto de um elemento de máquinas ou de uma estrutura exige que o engenheiro minimize a possibilidade da ocorrência de falhas Dessa forma tornase fundamental que a mecânica das falhas causadas pela fadiga seja compreendida e esteja familiarizada com os princípios apropriados de projeto resultando na prevenção de falhas durante a vida útil do componente A empresa onde você trabalha está tendo problemas com um produto que foi lançado no mercado há alguns meses e vem apresentando quebras constantes Uma análise realizada pela engenharia determinou que as quebras ocorrem após determinada quantidade de ciclos realizados A parte da máquina envolvida na quebra sofre de variação da intensidade da tensão aplicada de acordo com o ciclo realizado pela máquina Baseandose nas informações acima e no seu conhecimento adquirido responda às seguintes questões a Tais quebras podem estar relacionadas à fadiga b Em relação à peça ilustrada é possível alterar seus processos de produção ou as características das peças a fim de evitar ao máximo o surgimento de trincas por fadiga Justifique as suas respostas Infográfico Os engenheiros e a equipe de desenvolvimento de um produto ao realizarem o projeto de componentes estruturas e conjuntos devem levar em consideração as possibilidades de falhas Os responsáveis pelo desenvolvimento devem estar familiarizados com os princípios de projetos que podem ser empregados para prevenir as falhas durante a realização da atividade para a qual o produto foi projetado No entanto mesmo tomando medidas preventivas podem ocorrer falhas durante o uso sem aviso prévio e sem motivo aparente No Infográfico a seguir você vai poder visualizar alguns exemplos de falhas por fadiga Conteúdo do livro A grande maioria das falhas em máquinas equipamentos e estruturas ocorre devido às cargas que variam em relação ao tempo e não às cargas estáticas Tais falhas ocorrem geralmente em níveis de tensão significativamente inferiores aos valores da resistência ao escoamento dos materiais Assim o entendimento das falhas causadas pela fadiga poderá resultar na criação de projetos mais seguros frente à utilização de cargas dinâmicas Sabese que materiais expostos a oscilações de esforços eou cargas dinâmicas estão sujeitos a sofrer fratura por fadiga mesmo que a carga aplicada seja inferior à carga suportada pelo material Nesse sentido você pode ler na obra Elementos de máquinas o capítulo Concentração de tensão fadiga linhas de Goodman e Soderberg que tem como objetivo explicar o que é fadiga como ela ocorre e quais são os seus estágios de desenvolvimento ELEMENTOS DE MÁQUINAS Bruna Karine dos Santos Blank Image Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados Descrever como ocorre a concentração de tensão em componentes de máquinas Identificar o que é fadiga como ocorre em componentes mecânicos e quais são seus estágios de desenvolvimento Aplicar as linhas de Goodman e Soderberg para determinar cargas dinâmicas e estáticas em componentes mecânicos Introdução Ao longo de sua vida útil os materiais são expostos a uma variação de esforços e tensões cíclicas o que provoca trincas microscópicas que vão aumentando até que ocorra fratura Sendo assim o estudo da concentração de tensão e das causas de fratura do material é uma parte fundamental da engenharia que permite evitar paradas desnecessárias acidentes e até mesmo catástrofes nas máquinas e estruturas dimensionadas O engenheiro também precisa conhecer como evitar ao máximo o surgimento e a ampliação dessas falhas para que o material tenha sua vida útil aumentada trazendo melhor aproveitamento do material e maior segurança aos envolvidos Neste capítulo você vai estudar a concentração de tensões nos materiais o que é fadiga e como ela ocorre nos componentes mecânicos Concentração de tensão em componentes de máquinas Em muitos tipos de aplicações uma peça metálica submetida a tensões re petitivas ou cíclicas sofre uma fratura falha por fadiga mesmo estando a tensões muito inferiores às que poderia suportar quando submetida à tensão estática simples Algumas estimativas indicam que cerca de 80 das rupturas em máquinas são ocasionadas devido à ação direta de fraturas por fadiga SMITH HASHEMI 2012 Um exemplo de peças de máquinas em que as fraturas por fadiga são comuns são as peças móveis como eixos barras de ligação e engrenagens Geralmente uma trinca por fadiga se inicia em um ponto de concentração de tensão como um canto vivo ou mesmo um entalhe ou defeito metalúrgico Uma vez nucleada a trinca se propaga pela peça submetida a uma tensão cíclica ou repetitiva Durante essa fase do processo são criadas estrias ou ondulações chamadas de marcas de praia A seção restante se torna de tal modo pequena que já não consegue suportar a carga aplicada então ocorre a fratura completa De modo geral e possível reconhecer duas regiões distintas na superfície de fratura SMITH HASHEMI 2012 1 Uma região lisa resultante da fricção entre as superfícies abertas que ocorre à medida que a fissura se propaga pela seção 2 Uma região áspera associada à fratura que ocorre quando a carga aplicada se torna muito elevada em relação à seção reta remanescente Na maioria dos materiais frágeis a capacidade de um componente ou conjunto suportar uma carga normalmente e menor do que a prevista nos cálculos teóricos baseados na energia das ligações atômicas Essa discrepância Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg 2 e explicada pela presença de defeitos ou trincas microscópicas que sempre existem em condições normais na superfície e no interior do corpo de um material Esses defeitos são um fator negativo para a resistência à fratura pois uma tensão aplicada pode ser aumentada ou concentrada na extremidade do defeito A magnitude dessa concentração depende da orientação e da geometria da trinca Esse fenômeno está demonstrado na Figura 1 que ilustra um perfil de tensões ao longo de uma seção transversal que contem uma trinca interna Como indicado por esse perfil a magnitude da tensão localizada diminui com a distância afastandose da extremidade da trinca em posições mais distantes A carga aplicada e dividida pela área da seção transversal da amostra per pendicular a essa carga Devido à sua habilidade de amplificar uma tensão aplicada em suas proximidades esses defeitos são algumas vezes denominados concentradores de tensões Se for considerado que uma trinca e semelhante a um furo elíptico vazante a uma placa e que se encontra orientada perpen dicularmente à tensão aplicada a tensão máxima ocorre na extremidade da trinca e pode ser aproximada CALLISTER JR 2008 Figura 1 a geometria de trincas superficiais e trincas internas b perfil de tensões esque máticas ao longo da linha XX em a demonstrando o aumento da tensão nas extremidades da trinca Fonte Adaptada de Callister Jr 2008 p 158 Posição ao longo de XX b a σ0 σ0 σ0 σm Tensão X X x 2α α x x x ρα 3 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg A tensão aplicada pode ser de natureza axial traçãocompressão de flexão dobramento ou torção Em geral são possíveis três modalidades diferentes de tensão oscilante em função do tempo Uma está representada esquematicamente na Figura 2 e resulta na dependência regular e senoidal em relação ao tempo onde a amplitude e simetrica em relação ao nível medio de tensão igual a zero Esse tipo de tensão alterna entre uma tensão de tração máxima σmáx e uma tensão de compressão mínima σmín de igual magnitude isso e conhecido como ciclo de tensões alternadas Figura 2 Ciclo de tensões alternadas no qual a tensão alterna entre uma tensão de tração máxima e uma tensão de compressão de igual magnitude Fonte Adaptada de Callister Jr 2008 p 168 Tensão Compressão Tração Tempo σmáx σmin 0 Outra modalidade de tensão oscilante e conhecida como ciclo de tensões repetidas ilustrada na Figura 3 Os valores máximos e mínimos são assime tricos em relação ao nível zero de tensão Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg 4 Ciclo de tensões repetidas no qual as tensões máxima e mínima são assimétricas em relação ao nível zero de tensão à tensão média ao intervalo de tensão e à amplitude de tensão O projeto de um componente ou estrutura exige que o engenheiro minimize a possibilidade de ocorrer falhas Dessa forma é importante compreender a mecânica das diferentes modalidades de falhas como a falha por fadiga CALLISTER JR 2008 A falha de materiais de engenharia é quase sempre um evento indesejável por motivos que incluem vidas humanas que são colocadas em risco perdas econômicas e interferência com a disponibilidade de produtos e serviços Embora as causas das falhas e o comportamento dos materiais possam ser conhecidos a prevenção das falhas é difícil de ser garantida As causas mais comuns são a seleção incorreta do material o processamento incorreto durante a cadeia produtiva o projeto inadequado do componente ou sua má utilização Callister Jr 2008 ainda complementa que é responsabilidade do engenheiro anticipate e planejar o produto considerando possíveis falhas no caso de ocorrer falha avaliar sua causa e então tomar as medidas de prevenção apropriadas contra futuros incidentes Fadiga e uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes como pontes aeronaves e componentes de máquinas Sob essas circunstancias e possível que uma falha ocorra em um nível de tensão consideravelmente menor se comparada ao limite de resistência à tração ou ao limite de escoamento para uma carga estática O termo fadiga e utilizado porque esse tipo de falha ocorre normal mente após um longo período de tensão repetida ou ciclos de deformação A fadiga e importante porque e a maior causa individual de falhas nos metais representando aproximadamente 90 de todas as falhas encontradas nesse tipo de material Os polímeros e os cerâmicos à exceção dos vidros tambem são suscetíveis a esse tipo de falha Alem disso a fadiga e catastrófica e traiçoeira podendo ocorrer de forma repentina e sem qualquer aviso previo CALLISTER JR 2008 Mesmo nos metais normalmente dúcteis a falha por fadiga e de natureza frágil existindo muito pouca ou nenhuma deformação plástica generalizada associada à falha O processo ocorre pela iniciação e propagação de trincas e em geral a superfície da fratura e perpendicular à direção de uma tensão de tração aplicada CALLISTER JR 2008 Como ocorre com outras características mecânicas as propriedades de fadiga dos materiais podem ser determinadas a partir de ensaios de simulação realizados em laboratório Um equipamento para ensaios deve ser projetado para duplicar tanto quanto possível as condições de tensão durante o serviço nível de tensão frequência temporal padrão de tensões etc CALLISTER JR 2008 O ensaio de fadiga mais frequentemente utilizado e o de flexão rotativa ou alternada em que um corpo de prova e submetido a tensões alternadas de mesma amplitude de tração e de compressão enquanto gira conforme ilustrado na Figura 5 Para isso e utilizado um corpo de prova para o ensaio de fadiga em flexão alternada de R R Moore Os corpos de prova apresentam certa conicidade em direção à região central e sua superfície e cuidadosamente polida Durante o ensaio de uma amostra de fadiga por esse aparato o centro da amostra está na verdade sob tração na parte inferior e sob contração na superfície superior pelo peso inserido no centro do equipamento Os resultados desse tipo de teste são representados sob a forma de curvas σ N em que a tensão σ necessária para provocar a fratura é expressa em função do número de ciclos N para o qual ocorreu a fratura 7 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg Figura 5 Esquema de uma máquina de fadiga por flexão alternada de R R Moore Fonte Smith e Hashemi 2012 p 206 Amostra Peso Motor Contador de rotações A Figura 6 apresenta curvas típicas σ N de um aço de alto teor de carbono e de uma liga de alumínio de alta resistência No caso da liga de alumínio a tensão que provoca a fratura diminui à medida que o número de ciclos aumenta No caso do açocarbono inicialmente a resistência à fadiga diminui à medida que o número de ciclos aumenta e em seguida há um patamar na curva no qual a resistência à fadiga não diminui à medida que o número de ciclos aumenta Essa parte horizontal do gráfico σ N é denominada limite de resistência a fadiga e se encontra entre 106 e 1010 ciclos Figura 6 Curva tensão em função do número de ciclos s2N para a fratura por fadiga da liga de alumínio 2014T6 e do aço de médio teor de carbono 1047 Fonte Smith e Hashemi 2012 p 207 Aço 1047 Banda de disperção Limite de resistência à fadiga Tensão MPa 400 200 0 80 60 40 20 0 103 104 105 106 107 108 109 1010 Número de ciclos Tensão 1000 Mpa Alumínio 2024T6 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg 8 As ligas não ferrosas como as ligas de alumínio não têm uma tensão limite de fadiga e podem apresentar resistência na ordem de um terço da resistência à tração Estágios de desenvolvimento da fadiga O processo de falha por fadiga e caracterizado por três etapas distintas 1 Iniciação da trinca uma pequena trinca se forma com algum ponto de alta concentração de tensões 2 Propagação da trinca a trinca avança incrementalmente com cada ciclo de tensões 3 Falha final ocorre muito rapidamente uma vez que a trinca que está avançando tenha atingido um tamanho crítico As trincas associadas a falhas por fadiga quase sempre se iniciam ou se nucleiam na superfície de um componente em algum ponto de concentração de tensões Os locais de nucleação de trincas incluem os riscos superficiais os ângulos vivos e os rasgos de chaveta Adicionalmente a carga cíclica pode produzir descontinuidades superficiais microscópicas que resultam dos degraus de escorregamento de discordâncias Esses degraus tambem podem atuar como concentradores de tensões e portanto como sítios para a iniciação de trincas CALLISTER JR 2008 A região de uma superfície de fratura que se formou durante a etapa de propagação de uma trinca pode ser caracterizada por dois tipos de marcas marcas de praia e estrias Essas duas marcas características indicam a posição da extremidade da trinca em um dado instante no tempo e aparecem como nervuras concêntricas que se expandem para longe do local de iniciação das trincas com frequência de acordo com um padrão circular ou semicircular As marcas de praia algumas vezes tambem chamadas de marcas de conchas possuem dimensões macroscópicas e podem ser observadas a olho nu Essas marcas são encontradas em componentes que sofreram interrupções durante o estágio de propagação da trinca Por exemplo uma máquina que operou somente durante as horas normais dos turnos de trabalho Cada banda de marca de praia representa um período de tempo ao longo do qual ocorreu o crescimento da trinca CALLISTER JR 2008 9 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg As estrias de fadiga apresentam dimensões microscópicas e podem ser observadas apenas com um microscópio eletrônico Cada estria é considerada como a distância de avanço de uma frente de trinca durante um único ciclo de aplicação de carga A largura das estrias varia aumentando em função do aumento do intervalo de tensões CALLISTER JR 2008 Embora as marcas de praia e as estrias tenham aparência semelhante elas são bastante diferentes tanto na sua origem quanto no tamanho Podem existir literalmente milhares de estrias dentro de uma única marca de praia Com frequência a causa de uma falha pode ser deduzida após um exame da superfície de falhas onde a presença de marcas de praia eou de estrias em uma superfície de fratura confirma que a causa de uma falha foi fadiga Entretanto a ausência de qualquer uma das duas ou de ambas não exclui a fadiga como a causa de falha Crescimento da trinca em planos com tensão de tração elevada durante o estágio I em um metal policristalino a trinca cresce apenas alguns diâmetros de grão e depois toma a direção perpendicular à da tensão de tração máxima no corpo de prova metálico No estágio II de crescimento há propagação de uma trinca bem definida com uma velocidade relativamente grande por exemplo micrômetros por ciclo e surgem estrias de fadiga à medida que a trinca avança por meio da seção reta do corpo de prova metálico Essas estrias são úteis para a análise de fratura por fadiga pois permitem determinar a origem e a direção de propagação das trincas de fadiga Fratura dúctil final quando a trinca tiver percorrido uma área suficiente e o material na seção remanescente não conseguir suportar a carga aplicada ocorre a ruptura do corpo de prova por fratura dúctil SMITH HASHEMI 2012 Variedades de projeto cantos agudos e demais descontinuidades podem levar à concentração de tensões e à formação de trincas Tratamentos superficiais polimento jateamento e endurecimento superficial melhoram significativamente a vida em fadiga Efeitos do ambiente fatores ambientais também afetam o comportamento da vida em fadiga dos materiais Tipos de efeitos de ambiente Fadiga térmica flutuações na temperatura Fadiga por corrosão pites de corrosão podem atuar como concentradores de tensão Aplicação das linhas de Goodman e Soderberg Na segunda metade do século XIX engenheiros como Goodman e Soderberg iniciaram o desenvolvimento de possíveis métodos que poderiam ser utilizados para calcular a fadiga dos materiais de acordo com a sua introdução nos projetos Eles também propuseram uma formulação para modular o efeito da tensão média Tensões repetidas ou pulsantes apresentam componentes de forças médias e devem ser levadas em consideração ao se projetar máquinas e equipamentos a fim de determinar o coeficiente de segurança ideal e a escolha correta do material De acordo com a Figura 7 a linha ou curva de Goodman e a de Soderberg podem ser analisadas em função da tensão alternada σa em relação à tensão média σm permitindo que se determine a escolha correta do material para atuar em determinada quantidade de ciclos ou em certos esforços solicitantes Figura 7 Linhas de Goodman e Soderberg Fonte Adaptada de Norton 2004 Ambas as linhas passam pelo limite de fadiga Se ou pela resistência à fadiga Sf no eixo σa Se a peça escoa ela falha independentemente de seu coeficiente de segurança na fadiga Assim e importante definir o material de forma correta a fim de evitar fraturas no produto A curva de Soderberg liga Se ou Sf ao limite de escoamento Sy e e portanto um criterio de falha mais conservador pois permite uma quantidade menor de escoamento do material se comparada com a linha curva de Goodman Quaisquer que sejam as curvas escolhidas para representar a falha as combinações mais seguras de σm e σa recaem à esquerda e abaixo delas ou seja quanto mais próximas de 0 maior será o nível de segurança Essas linhas de falha podem ser definidas assim Linha de Goodman σa Se 1 σm Sut Linha de Soderberg σa Se 1 σm Sy A linha de Goodman e um criterio de falha mais utilizado no projeto de peças sujeitas a tensões medias A utilização dessa linha está diretamente ligada aos materiais dúcteis os quais possuem um comportamento mais frágil PEREIRA 2006 Por outro lado a curva de Soderberg e menos utilizada por apresentar resultados muito conservadores para a maioria das ligas metá licas pois a tensão media permitida e bastante inferior a linha de Goodman ROSA 2002 13 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg 1 Algumas estimativas indicam que cerca de 80 das rupturas em máquinas são ocasionadas pela ação direta de fraturas por fadiga por isso é importante estudar esse tipo de falha e entender como ela ocorre Em uma peça fraturada de forma completa a trinca originada por fadiga se inicia de que maneira a Ocorre devido a algum tipo de impacto b Ocorre somente se a peça utilizar carga além do indicado no projeto c Ocorre apenas devido a falhas internas no material d Ocorre porque há um ponto de concentração de tensão e Ocorre apenas em esforços de tração 2 O termo fadiga é utilizado porque esse tipo de falha ocorre normalmente após um longo período de tensão repetida ou ciclos de deformação Assim a fadiga é uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a certos tipos de tensão I Tensão estática II Tensão dinâmica III Tensão oscilante IV Tensões normais tração e compressão Quais alternativas estão corretas a Somente a IV b I e II c Somente a III d II e III e I e III 3 O processo de formação das trincas associadas à falha por fadiga ocorre em três etapas distintas iniciação da trinca propagação e falha final De acordo com cada uma dessas etapas assinale a alternativa correta a A falha final ou fratura ocorre quando a trinca avança de tamanho a cada ciclo de tensão b A fase inicial da trinca se caracteriza por ocorrer muito rapidamente c Durante a propagação a trinca é ampliada a cada ciclo de tensão dinâmica e oscilante d As trincas associadas a falhas por fadiga se iniciam sempre no interior dos materiais e As estrias de fadiga apresentam dimensões macroscópicas e podem ser visualizadas a olho nu sem o auxílio de equipamentos 4 A ruptura dos materiais devido ao surgimento de trincas por fadiga ocorrem em componentes e estruturas submetidos a tensões que sofrem variações cíclicas permitindo a ocorrência de falha em níveis de tensão abaixo do limite de escoamento do material Sobre as falhas de materiais originadas pela fadiga é correto afirmar que a A temperatura não tem relação com o crescimento das trincas de fadiga b Somente os materiais metálicos estão sujeitos às trincas por fadiga c Os entalhes nas superfícies de componentes rosca cantos vivos furos agem como concentradores locais de tensão e quanto maior for o Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg 14 CALLISTER JR W D Ciência e engenharia de materiais uma introdução 7 ed Rio de Janeiro LTC 2008 NORTON R L Projeto de máquinas uma abordagem integrada 2 ed Porto Alegre Bookman 2004 PEREIRA H F S G Comportamento à fadiga de componentes estruturais sob a ação de solicitações de amplitude variável 2006 Dissertação Mestrado Universidade do Porto Porto 2006 Disponível em httpsrepositorioabertoupptbitstream10216113082 Texto20integralpdf Acesso em 01 ago 2018 ROSA E Análise da resistência mecânica mecânica da fratura e fadiga 2002 Disponí vel em wwwgranteufscbrdownloadFadigaFADIGALivroEdisondaRosapdf Acesso em 01 ago 2018 arredondamento de sua raiz maior a concentração de tensões d As falhas por fadiga de alto ciclo ocorrem após uma deformação plástica excessiva do material e A resistência à fadiga do material é influenciada por sua capacidade de deformação plástica 5 Analise as opções abaixo e assinale a opção que apresenta apenas os fatores que contribuem para o surgimento e a ampliação da trinca em fadiga I Tratamento superficial II Cantos vivos agudos III Polimento IV Variações na temperatura V Jateamento a I II e IV b II e V c II e IV d III IV e V e I II e IV 15 Concentração de tensão fadiga e linhas de Goodman e Soderberg Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem Na Biblioteca Virtual da Instituição você encontra a obra na íntegra Conteúdo sagah Soluções educacionais integradas Dica do professor Geralmente uma trinca por fadiga tem início em um ponto de concentração de tensão como um canto vivo ou mesmo um entalhe ou defeito metalúrgico Uma vez nucleada a trinca se propaga pela peça submetida a uma tensão cíclica ou repetitiva A fim de evitar que ocorram fraturas originadas em razão da fadiga do material é preciso saber identificar um ponto concentrador de tensão ou saber como o material se comporta de acordo com a deformação cíclica Acompanhe a Dica do Professor a seguir para compreender esses dois fatores relacionados à fratura por fadiga Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar Exercícios 1 Algumas estimativas indicam que cerca de 80 das rupturas em máquinas são ocasionadas pela ação direta de fraturas por fadiga Como exemplos de peças de máquinas em que ocorrem fraturas por fadiga há eixos barras de ligação engrenagens entre outros Assim evidenciase a importância de estudar esse tipo de falha e entender como ela ocorre Numa peça fraturada de forma completa a trinca originada por fadiga se inicia de que forma A A trinca ocorre devido a algum tipo de impacto B A trinca ocorre somente se a peça utilizar carga além do indicado no projeto C A trinca só ocorre devido a falhas internas no material D Para que ocorra a trinca é preciso haver um ponto de concentração de tensão E A trinca surge apenas em esforços de tração 2 Utilizase o termo fadiga porque esse tipo de falha ocorre normalmente após um longo período de tensão repetida ou ciclos de deformação Desse modo a fadiga é uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a certos tipos de tensão Qual o tipo de tensão I Tensão estática II Tensão dinâmica III Tensão oscilante IV Tensões normais tração e compressão Assinale a alternativa correta A Somente a IV B I e II C Somente a III D II e III E I e III 3 O processo de formação das trincas associadas à falha por fadiga ocorre por meio de três etapas distintas iniciação da trinca propagação e falha final De acordo com cada uma dessas etapas assinale a alternativa correta A A falha final ou fratura ocorre quando a trinca aumenta de tamanho a cada ciclo de tensão B A fase inicial da trinca se caracteriza por ocorrer muito rapidamente C Durante a propagação a trinca é ampliada a cada ciclo de tensão dinâmica e oscilante D As trincas associadas a falhas por fadiga se iniciam sempre no interior dos materiais E As estrias de fadiga apresentam dimensões macroscópicas e podem ser visualizadas a olho nu sem o auxílio de equipamentos 4 Rupturas de materiais devido ao surgimento de trincas por fadiga ocorrem em componentes e estruturas submetidas a tensões que sofrem variações cíclicas permitindo assim a ocorrência de falha em níveis de tensão abaixo do limite de escoamento do material Sobre as falhas de materiais originadas pela fadiga é correto afirmar que A a temperatura não apresenta relação com o crescimento das trincas de fadiga B somente os materiais metálicos estão sujeitos às trincas por fadiga C os entalhes nas superfícies de componentes rosca cantos vivos furos agem como concentradores locais de tensão e quanto maior for o arredondamento de sua raiz maior a concentração de tensões D as falhas por fadiga de alto ciclo ocorrem após uma deformação plástica excessiva do material E a resistência à fadiga do material é influenciada por sua capacidade de deformação plástica Analise as opções abaixo e assinale a opção que apresenta apenas os fatores que contribuem para o surgimento e ampliação da trinca em fadiga I Tratamento superficial 5 II Cantos vivos agudos III Polimento IV Variações na temperatura V Jateamento A I II e IV B II e V C II e IV D III IV e V E I II e IV Na prática As fraturas ocorrem devido a tensões de tração compressão cisalhamento ou tensões torcionais e consistem na separação de um corpo em duas ou mais partes Nos materiais de engenharia é possível encontrar dois modos de fratura a dúctil e a frágil Essa classificação é baseada nas características que um material apresenta em relação à sua deformação plástica Neste Na Prática veja todo o processo e os tipos de fratura Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino Saiba Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto veja abaixo as sugestões do professor Fadiga Para saber mais sobre fadiga e a importância do estudo desse fenômeno assista ao vídeo Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar Fadiga II Veja o vídeo para saber mais sobre como identificar falhas por fadiga em regiões fraturadas destacando os estágios característicos associados aos níveis de tensão atuante na peça Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar Fadiga IV Veja no vídeo como as curvas SN são obtidas as propriedades dos materiais de acordo com os resultados dos corpos de prova e o conceito de limite de resistência à fadiga Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar Estudo do comportamento em fadiga oligocíclica da liga Ti 13V11Cr3Al Para saber mais sobre o comportamento da fadiga leia o artigo Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar