fadiga

Ensaios de Fadiga

Introdução

Carregamentos de FadigaAnálise de FadigaMétodos

S-N(Tensão X N0 de Ciclos) -N (Deformação X N0 de Ciclos)da/dN(Taxa Crescimento da Trinca)

Fraturas por Fadiga

Ensaios de Fadiga

Fatores que influenciam a Resistência à Fadiga

Demonstração no Laboratório

Ocorre quando peças ou componentes estão submetidos a esforços cíclicos;

Caracterizada pela formação e propagação lenta de trincas microscópicas;

Causa fratura frágil em materiais dúteis;

Responsável por 90% das Falhas em componentes e peças.

EXEMPLOS DE CARREGAMENTO SUJEITOS À FADIGA

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Carregamento de Fadiga

Tensões cíclicas - esforços repetitivosQualquer carregamento que varie com o tempo pode causar fadiga.Os tipos de carregamento são:

- AMPLITUDE CONSTANTE

- Amplitude variável

Tensão cíclica mais comum - Função Senoidal

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Análise de Fadiga

Necessária para estimar a vida dos elementos submetidos a carregamentos cíclicos.

O método mais confiável é através de testes realizados na própria estrutura. como demandam tempo e dinheiro, utiliza-se corpo de provas com o material usado.

Exemplos de protótipos:

Seringa Coluna cervical

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Métodos de Ensaio

Método S-N (Alto Ciclo)

Fadiga por tensão controlada

Variação da tensão com número

de ciclos através diagrama S-N

Carregamento reverso, R= -1

Deformação elástica controla a falha

Ensaio pela norma ASTM E-466

Curva de Whöler

a – Material com limite definidob – Material com limite indefinido

Efeito da tensão média na estimativa de fadiga:

- Aumento da tensão média = decréscimo limite fadiga.

- Tensão média positiva diminui, enquanto tensão negativa

Aumenta limite de fadiga

Estimativa carregamento não reverso (goodman)

Método -n(fadiga de baixo ciclo)

Fadiga por deformação controlada

Tensões altas para causar deformações plásticas

Norma ASTM e-606

Método -N (Fadiga de Baixo Ciclo)

Os efeitos das deformações plásticas e elásticas são avaliados pela vida de transição (N)t – Número de ciclos até a falha.

Quando o número de ciclos projetado N for menor que a vida de transição, N (N)t, a análise deve ser pelo método -N (Fadiga de Baixo Ciclo). Quando N (N)t, devemos usar o métodoS-N.Exemplo: suspensão de automóvel

Método do crescimento da trinca

Regra de Paris:

Taxa de propagação da trinca - da/dN - depende do fator de intensidade de tensões K.

Fases da curva sigmoidal

Resumo da utilização dos métodos

As metodologias podem assim ser resumidas:

1. o método S-N ou de Whöhler, relaciona a história das tensões (macroscopicamente elásticas) atuantes na raiz do entalhe, com a vida à fadiga de pequenos corpos de prova testados sob carregamentos simples. MLEF

2. o método -N ou de Coffin-Manson, reconhece as deformações elastoplásticas cíclicas atuantes no ponto crítico da peça, e também as correlaciona com a vida de pequenos corpos de prova.MEPF

3. o método da/dN ou de Paris, baseado nos conceitos da mecânica da fratura,que é usado para quantificar a propagação das trincas de fadiga e com isto controlar o tamanho de trinca crítico, no controle de peças.

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Fraturas por Fadiga

Tipos de fratura

As fraturas contam a “história” da peça.

Apresentam características que indicam o modo da fratura de acordo com o tipo de carregamento aplicado.

EXEMPLOS MACROSCÓPICOS

EXEMPLOS MICROSCÓPICOS

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Ensaios de Fadiga

Tipos de ensaios de fadiga

Os equipamentos de ensaio de fadiga são constituídos por um sistema de aplicação de cargas, que permite alterar a intensidade e o sentido do esforço, e por um contador de número de ciclos.

O teste é interrompido assim que o corpo de prova se rompe.

O ensaio é realizado de diversas maneiras, de acordo com o tipo de solicitação que se deseja aplicar:

- torção;

- tração-compressão;

- flexão;

- flexão rotativa.

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Fatores Influentes

Diminuem a resistência à fadiga

Superfície mal acabada (irregularidades=conc. de tensões)

Defeitos superficiais causados por polimento

Tratamentos superficiais: cromação, niquelação (introduzem tensões residuais)

Ambiente químico corrosivo(acelera a propagação trinca)

Forma da peça(concentradores de tensão)

Defeitos metalúrgicos como: inclusões; poros etc.

Aumentam a resistência à fadiga

Estrutura granular refinada

Microestruturas estáveis

Tratamento térmico adequado

Presença de tensões residuais compressivas

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Demonstração no laboratório

FIM