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1a PROVA DE FADIGA – Edson Luiz da Rosa
1- O que são modos de falha independentes e dependentes do tempo? Cite 2
exemplos de cada.
Modos de falha independentes do tempo são auqelas que acontecem em
materiais devido à um pico de solicitação e sobrecarga. Ex: fratura dútil,
frágil, plastificação generalizada, flambagem.
Modos de falha dependentes do tempo são aqueles que são provocados devido
ao desgaste ou envelhecimento do material, fazendo com q o material venha a
perde algumas de suas propriedades. Ex: fadiga, corrosão sobre tensão,
desgaste.
2- Defina os modos de falha abaixo e discuta o seu correspondente critério,
p/ um material dúctil e frágil:
Falha por início de escoamento: p/ algumas funções é vital q o material
esteja no regime elástico. O critério p/ tal tipo de falha é q a tensão
máxima equivalente deve ser igual a tensão de escoamento.
Falha por colapso plástico: neste modo de falha pode-se tolerar alguma
deformação plástica, neste caso, considerar como citério de falha qnd vc
tem uma plastificação generalizada na seção critica, nesta condição ocorre
o esgotamento da carga, esta carga limite é chamada de colapso plástico.
Falha por ruptura: existem 2 tipos, fratura frágil ou dúctil. A fratura
frágil não há deformação plastica do material e a velocidade de propagação
da trinca é alta. Já na fratura dúctil ocorre uma deformação plastica
devido ao movimento de discordâncias, com o qual ocorre a nucleação dos
vazios vindo a romper a peça por cisalhamento. Os critérios de falha são:
tensão de cisalhamento é maior ou igual à tensão de cisalhamento de
escoamento, p/ ruptura dúctil. Para rptura frágil, o critério de falha
seria q a tensão principal é maior ou igual a tensão de clivagem.
3- Descreva como podemos explicar o fato de q um dado material apresenta,
sob certas circunstâncias, uma ruptura fragil e em outros casos ruptura
dúctil.
Ao realizar algumas experiências notamos q existem 2 tensões q fornecem as
caracteristicas de fratua do material. Uma delas é a tensão em q ocorre a
ruptura por clivagem, a qual seria uma fratura fragil. A outra tensão seria
responsável pelo inicio de escoamento, o q provocaria uma deformação
plastica.
4- Explique o mecanismo metalúrgico de uma ruptura frágil. Idem para uma
ruptura dúctil.
Ruptura fragil: é caracterizada pela separação das 2 porções do material
segundo um plano perpendicular à tensão de tração, sendo este um plano
atômico de rede cristalina.
Ruptura dúctil: corpos policristalinos de metais muito dúteis podem se
deformar plasticamente até que a seção transversal fique reduzida a um
ponto.
5- Para uma peça q possui um ponto de concentração de tensão, feita de um
material dútil, quais critérios de falha são usados para definir o inicio
da ruptura?
O criterio de ruptura dúctil pode ser considerado baseado em deformações, q
é o + correto, ou então baseado em tensões, q não é tão preciso. No
primeiro caso, o limite p/ o início de coalescimento dos vazios depende da
triaxilidade do estado de tensões no ponto. Os critérios baseados em tensão
são mais simples de aplicar, porém tem uma menor precisão. Neste caso o
limite é a tensão real de fratura.
6- Defina o que é deslocamento de abertura da trinca e qual a sua
importância p/ o estudo da Mecânica da Fratura de materiais metálicos.
Deslocamento de abertura de trinca pode ser definido como a propagação duma
trinca localizada no material, a qula pode vim a se desenvolver de varias
maneiras, como pela aplicação de cargas lentas, de impacto, por fadiga,
devido a gradientes de temperatura ou por deformações dependentes do tempo.
A sua importância p/ o estudo da Mecânica da Fratura é o de prever a
velocidade de crescimento das fissuras, assim é possível estabelecer uma
politica de inspeçãoe de manutenção, com intervalos de inspeção obtidos de
forma q uma trinca eventual não atinja o tamanho critico, sem q antes seja
detectada em uma inspeção.
7- Qual a importância de conhecermos o valor do raio de plastificação à
frente de uma trinca? Qual sua relação com o tamanho da região
plastificada?
Para um pequeno raio de plastificação a contração transversal é
dificultada, enquanto q um grande raio facilita a contração plastica,
relaxando as eventuais tensões transversais q tenham se formado. O tamanho
da zona plastificada, relativamente à espessura da peça, indica o grau de
restrição à deformação plastica no sentido transversal à direção de
propagação da trinca.
8- Deduza a expressão que relaciona confiabilidade com taxa de falhas.
(Fica como exercício p/ o leitor)
