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Engenharia de Gestão ·
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Fadiga Fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão e deformação Uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes Pontes aeronaves e componentes de máquinas O material rompe sob tensões inferiores à correspondente à resistência à tração ou ao limite de escoamento determinada para cargas estáticas Maior causa de falhas nos metais Cerca de 90 de todas as falhas de metais Ocorre em cerâmicos exceto vidros e também em polímeros O Ensaio σ 23 do limite estático de resistência a tração r O número de ciclos até a fratura é contado Vários corpos de prova reduzindose a tensão aplicada gradativamente tensão x log N até a falha para cada cp os valores de tensão são normalmente a máx ou mín Nomenclatura Tensão máxima máx Maior valor algébrico da tensão no ciclo Tensão mínima mín Menor valor algébrico da tensão no ciclo Intervalo de tensão Diferença algébrica entre as tensões máxima e mínima min max Amplitude de tensão alternativa a Metade do intervalo de tensão Tensão média m Média algébrica entre a tensão máxima e a tensão mínima Razão de variação das tensões R Relação algébrica entre a tensão mínima e a tensão máxima 2 a 2 min max m max min R Tensões cíclicas Tensão alternada reversa Tensão repetida flutuante Tensão irregular aleatória Naturezas diferentes Axial tração ou compressão Flexão dobramento Torcional torção Diferentes tipos Tensão alternada reversa Tensão repetida flutuante Tensão irregular aleatória Vida à fadiga Nf Número de ciclos de tensões suportado pelo corpo de prova até a fratura Limite de fadiga ou limite de resistência à fadiga RF Valor limite da tensão abaixo da qual o material pode suportar um número infinito de tensões regulares sem romper Resistência à fadiga F Valor máximo da tensão suportada para um dado número de ciclos sem romper Resultados do Ensaio de Fadiga CURVA N OU CURVA WOHLER A CURVA N REPRESENTA A TENSÃO VERSUS NÚMERO DE CICLOS PARA QUE OCORRA A FRATURA Normalmente para N utilizase escala logarítmica Dois tipos de curva SN ou n podem ser construídas σRF limite de fadiga ou limite de resistência à fadiga σF Resistência à fadiga PRINCIPAIS RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA Limite de resistência à fadiga Rf em certos materiais aços titânio abaixo de um determinado limite de tensão abaixo do qual o material nunca sofrerá ruptura por fadiga Para os aços o limite de resistência à fadiga Rf está entre 3565 do limite de resistência à tração PRINCIPAIS RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA Resistência à fadiga f em alguns materiais a tensão na qual ocorrerá a falha decresce continuamente com o aumento do número de ciclos ligas não ferrosas Al Mg Cu Nesse caso a fadiga é caracterizada por resistência à fadiga cerca de 107 ciclos Fatores que Afetam a Vida em Fadiga Tensão média aplicada Efeitos Superficiais Fatores de projeto Tratamentos Superficiais polimento após usinagem jateamento shot peening Endurecimento superficial carbonetação nitretação Efeitos Ambientais Fadiga térmica Corrosão Ensaio de fadiga realizado em condições simuladas do corpo humano Ensaio de fadiga em prótese de quadril simulando articulações Limite de Fadiga dos Principais Materiais Utilizados como Implantes Ortopédicos Material Limite de Fadiga MPa Aço Inoxidável 400500 CoCrMo 500580 Titânio 430 Ti6Al4V 427610 TNZT 35Nb5Ta7Zr 265490 Ligas Ti Nova Geração 400700 Para 107 ciclos Sugestão de leitura Capítulo 6 61 a 612 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 7 71 a 74 e 76 a 710 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 8 81 a 84 e 86 a 815 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 14 Livro AF Padilha Materiais de engenharia
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Fadiga Fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão e deformação Uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes Pontes aeronaves e componentes de máquinas O material rompe sob tensões inferiores à correspondente à resistência à tração ou ao limite de escoamento determinada para cargas estáticas Maior causa de falhas nos metais Cerca de 90 de todas as falhas de metais Ocorre em cerâmicos exceto vidros e também em polímeros O Ensaio σ 23 do limite estático de resistência a tração r O número de ciclos até a fratura é contado Vários corpos de prova reduzindose a tensão aplicada gradativamente tensão x log N até a falha para cada cp os valores de tensão são normalmente a máx ou mín Nomenclatura Tensão máxima máx Maior valor algébrico da tensão no ciclo Tensão mínima mín Menor valor algébrico da tensão no ciclo Intervalo de tensão Diferença algébrica entre as tensões máxima e mínima min max Amplitude de tensão alternativa a Metade do intervalo de tensão Tensão média m Média algébrica entre a tensão máxima e a tensão mínima Razão de variação das tensões R Relação algébrica entre a tensão mínima e a tensão máxima 2 a 2 min max m max min R Tensões cíclicas Tensão alternada reversa Tensão repetida flutuante Tensão irregular aleatória Naturezas diferentes Axial tração ou compressão Flexão dobramento Torcional torção Diferentes tipos Tensão alternada reversa Tensão repetida flutuante Tensão irregular aleatória Vida à fadiga Nf Número de ciclos de tensões suportado pelo corpo de prova até a fratura Limite de fadiga ou limite de resistência à fadiga RF Valor limite da tensão abaixo da qual o material pode suportar um número infinito de tensões regulares sem romper Resistência à fadiga F Valor máximo da tensão suportada para um dado número de ciclos sem romper Resultados do Ensaio de Fadiga CURVA N OU CURVA WOHLER A CURVA N REPRESENTA A TENSÃO VERSUS NÚMERO DE CICLOS PARA QUE OCORRA A FRATURA Normalmente para N utilizase escala logarítmica Dois tipos de curva SN ou n podem ser construídas σRF limite de fadiga ou limite de resistência à fadiga σF Resistência à fadiga PRINCIPAIS RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA Limite de resistência à fadiga Rf em certos materiais aços titânio abaixo de um determinado limite de tensão abaixo do qual o material nunca sofrerá ruptura por fadiga Para os aços o limite de resistência à fadiga Rf está entre 3565 do limite de resistência à tração PRINCIPAIS RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA Resistência à fadiga f em alguns materiais a tensão na qual ocorrerá a falha decresce continuamente com o aumento do número de ciclos ligas não ferrosas Al Mg Cu Nesse caso a fadiga é caracterizada por resistência à fadiga cerca de 107 ciclos Fatores que Afetam a Vida em Fadiga Tensão média aplicada Efeitos Superficiais Fatores de projeto Tratamentos Superficiais polimento após usinagem jateamento shot peening Endurecimento superficial carbonetação nitretação Efeitos Ambientais Fadiga térmica Corrosão Ensaio de fadiga realizado em condições simuladas do corpo humano Ensaio de fadiga em prótese de quadril simulando articulações Limite de Fadiga dos Principais Materiais Utilizados como Implantes Ortopédicos Material Limite de Fadiga MPa Aço Inoxidável 400500 CoCrMo 500580 Titânio 430 Ti6Al4V 427610 TNZT 35Nb5Ta7Zr 265490 Ligas Ti Nova Geração 400700 Para 107 ciclos Sugestão de leitura Capítulo 6 61 a 612 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 7 71 a 74 e 76 a 710 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 8 81 a 84 e 86 a 815 Livro WD Callister Ciência e Engenharia de Materiais Capítulo 14 Livro AF Padilha Materiais de engenharia