critérios de falha por fadiga2

PROJETO DE MECANISMOS

Critérios de falha por fadiga

Método S-N

Disciplina: Projeto de Mecanismos

Definições das cargas cíclicas

Critérios de falha por fadiga – Método S-N

Disciplina: Projeto de MecanismosDisciplina: Projeto de Mecanismos

Ensaio de Fadiga – A tensão limite de resistência à fadiga pode ser determinada um ensaio de fadiga de flexão alternada, como indicado na figura.



Esquema da máquina de ensaios de flexão rotativa utilizada por Wöhler.

Os ensaios realizados por Wöhler para diferentes materiais, levaram-no a concluir que a tensão limite de resistência a fadiga decresce até um determinado número de ciclos e depois torna-se constante.



Curva S-N típica obtida do ensaio de flexão rotativa em cdps (corpos de prova) de liga de AL.

O número de ciclos em escala logarítmica é melhor para a análise dos dados.

Limite de fadiga - Nível de amplitude de tensão abaixo do qual não ocorre falha por fadiga



Curva S-N em escala log – log tem o seguinte aspecto



Fatores que influenciam a curva S-N

● Geometria● Frequência de aplicação de carga/Temperatura● Tensão média● Microestrutura● Dispersão estatística dos dados experimentais● Fatores ambientais



Influencia da geometria



Frequência de aplicação de carga/Temperatura



Influencia da Tensão Média



Influencia da Microestrutura



Influencia da Dispersão Estatística dos dados Experimentais



Influencia Ambientais



As curvas S-N podem ser expressas de duas formas

Estas equações representam os ajustes dos dados experimentais.



)( fa NDLogC σCurva em escala linear-log

Curva em escala linear-logBfa ANσ

CURVA S-N - Aço 4340

100

1000

10000

1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07

Nf (ciclos)

σa (M

Pa)

Dados experimentaisCurva de ajuste

Curva de ajuste dos dados do Aço 4340.

Os valores de tensão vidas pequenas são irreais,

pois ultrapassam a tensão ultima do material

(1103MPA).

Influência da tensão médiaA partir das curvas S-N obtidas para diversos valores de tensão média sm, pode-se levantar um diagrama de vida constante, que expresse as tensões alternadas como função das tensões médias.



Influência da tensão médiaO diagrama de vida constante pode ser normalizado em função da tensão alternada para

carregamento reverso onde R = -1, sm = 0 e sa = sar).

DIAGRAMA NORMALIZADO: os diversos dados de níveis de vida e tensão média são resumidos em um único diagrama..



Influência da tensão médiaOs experimentais no diagrama normalizado mostra que todos os pontos experimentais, para diversas combinações de tensão média e amplitude de tensão se aproximam. Existem diversas maneiras de ajustar estes dados, dentre os quais destacam-se:Diagrama de GOODMAN: dados são ajustados por uma reta, que deve passar pelos

pontos (sm = 0, sa/ sar = 1) e (sm = su, sa/ sar = 0), onde su é a tensão última do

material. A tensão su corresponde a uma tensão média aplicada que leva à ruptura do material (caso extremo).

.



1u

m

ar

a

σ

σ

σ

σ1

u

m

ar

a

σ

σ

σ

σ

Esta abordagem representa um bom ajuste

para materiais de baixa ductibilidade, porém

é não-conservativo para materiais

muito frágeis.

Influência da tensão média

Diagrama de SODERBERG: semelhante ao critério de Goodman, ao invés da tensão

última (ruptura) su utiliza a tensão de escoamento so (sm = 0, sa/ sar = 1) e (sm =

so, sa/ sar = 0)

OBS.: Para a grande maioria dos materiais a abordagem de Soderberg é a mais conservativa, incluindo os mais frágeis.

.



10

m

ar

a

σ

σ

σ

σ

σ0

Influência da tensão média

Parâmetro de MORROW: baicamente é o critério de Goodman modificado, utiliza a

tensão verdadeira de ruptura s'f que considera a estricção ao invés de su.

OBS.: A abordagem de Morrow fornece um melhor ajuste para materiais dúcteis, inclusive na região de tensões médias compressivas.

.



1΄

f

m

ar

a

σ

σ

σ

σ

fσ ΄

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