COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS SOB CARREGAMENTO … · iniciais (contração adicional em valor absoluto igual à deformação viscoelástica), é necessário um ... Ferro fundido Aço

16/03/2018

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Universidade Federal do Par

Curso de Especializao em Construo Naval

Professor: Jorge Tefilo de Barros Lopes

Mdulo: Materiais Aplicados Indstria Naval

PATRIOCNIOAPOIO PARCEIROSREALIZAO

Curso de Especializao em Construo NavalDisciplina - Prof.

Curso de Especializao em Construo NavalMateriais Aplicados Indstria Naval Prof. Jorge Tefilo de Barros Lopes

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS SOB

CARREGAMENTO E TEMPERATURAS ELEVADAS

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Introduo

Estudar os aspectos gerais da resposta de um slidosob a ao de um esforo mecnico externo.

Sero discutidas as respostas no regime elstico eno regime plstico (cargas estticas), principalmentedos materiais metlicos, alm de algumascaractersticas especiais de outras classes demateriais.

Tambm sero estudados os efeitos das taxas dedeformao e da temperatura sobre ocomportamento mecnicos dos materiais, sob osdiversos tipos de carga.

COMPORTAMENTO MECNICO DOS MATERIAIS



Ao de cargas estticas

Carga esttica: quando aplicada de maneirasuficientemente lenta, induzindo a uma sucessode estados de equilbrio, caracterizando umprocesso quase-esttico.

Estudo do comportamento mecnico sob cargasestticas: ensaios de trao, compresso, flexo,toro e dureza.

Carga constante: quando aplicada durante umlongo perodo.

Estudo do comportamento em carga constante:ensaio de fluncia.


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Ensaio de trao convencional

Consiste na aplicao gradativa de carga detrao uniaxial nas extremidades de um corpo deprova padronizado.

O resultado de um ensaio de trao registradona forma de um grfico ou diagramarelacionando a carga em funo do alongamento,mais comumente, a tenso em funo dadeformao, onde se distinguem doiscomportamentos, o regime elstico e o regimeplstico.





Ensaio de trao convencional


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Comportamento elstico

Grande parte dos slidos apresentam umcomportamento elstico para baixos valores detenso aplicada:

Ao se aplicar uma tenso no slido ele sedeformar; enquanto esse valor de tensopermanecer constante, a deformao tambmpermanecer constante; se a tenso aplicada forreduzida a zero, o slido retorna s suasdimenses originais.





Comportamento elstico:

O comportamento elstico se d em funo dasligaes entre as unidades formadoras domaterial, as quais no chegam a se romperquando da aplicao das baixas tenses.

Os tomos se afastam das posies originaisquando submetidos carga, mas no ocupamnovas posies.

A deformao elstica reversvel, portanto nodissipa energia.


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Nesta fase, a grande maioria dos materiaisapresenta uma proporcionalidade entre a tensoaplicada e a deformao, dada pela relao:

(E) Constante de proporcionalidade (mdulode elasticidade ou mdulo de Young): Forneceuma indicao da rigidez do material (resistnciado material deformao elstica) e dependefundamentalmente das foras de ligao.


E






MaterialTemperatura de fuso

(C)E

(GPa)Chumbo (Pb)Magnsio (Mg)Alumnio (Al)Prata (Ag)Ouro (Au)Lato (Liga)Titnio (Ti)Cobre (Cu)Nquel (Ni)Ao (Liga)Ferro (Fe)Molibdnio (Mo)Tungstnio (W)Al2O3

327650660962

1064-

166010851453

-1538261034102020

144569727997

107110207207210304407379

Mdulo de

elasticidade para

alguns metais

temperatura

ambiente (Adaptada

de CALLISTER, 2012;

ASKELAND & PHUL,

2003).

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Comportamento elstico:

Neste caso, o grfico da tenso em funo dadeformao resulta em uma relao linear - ainclinao (coeficiente angular) do segmentolinear no diagrama corresponde ao mdulo deelasticidade (E) do material (figura).

Exemplo: O comportamento elstico de um ao edo alumnio temperatura de 20C (figura)mostra que o alumnio deforma elasticamentetrs vezes mais que o ao.







Diagrama esquemtico tenso-deformao correspondente

deformao elstica para ciclos de carga e descarga.

Comparao do comportamento elstico de

um ao e do alumnio (Adaptada de ASKELAND &

PHUL, 2003)

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Para alguns materiais, tais como o ferro fundidocinzento, o concreto e diversos polmeros, aregio elstica da curva tenso-deformao no linear.


Diagrama esquemtico tenso-deformao mostrando um comportamento elstico no-linear





A diferena na magnitude do mdulo deelasticidade dos metais, cermicas e polmeros consequncia dos diferentes tipos de ligaoatmica existentes nessas trs classes de materiais.

Tenses compressivas, cisalhantes ou torcionaistambm induzem um comportamento elstico.

Aumento da temperatura o mdulo deelasticidade tende a diminuir para praticamentetodos os materiais, exceto alguns elastmeros.


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Variao do mdulo de elasticidade com a temperatura de um PMMA -

polimetilmetacrilato (CALLISTER, 2012)

Variao do mdulo de elasticidade com a temperatura para alguns

metais (CALLISTER, 2012)




Comportamento viscoelstico

Certos polmeros apresentam umcomportamento particular, chamado deviscoelstico.

Considere um corpo de prova de comprimentoinicial Lo submetido a um esforo no instanteto.

Inicialmente ele sofre uma deformaoinstantnea, puramente elstica el, que obedece lei de Hooke.


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Se o esforo mantido constante, uma deformaoviscoelstica ve aparece ao longo do tempo, e seestabiliza num tempo ta.

A deformao total T igual soma das duasdeformaes el e ve.

Essa deformao permanece constante, at que oesforo seja eliminado no instante tf.

o corpo de prova sofre uma contrao elsticapraticamente instantnea, de valor absoluto igual ael.






Para que o corpo de prova volte s suas dimensesiniciais (contrao adicional em valor absolutoigual deformao viscoelstica), necessrio umintervalo de tempo igual dt = ta to.

No tempo t = tf + dt o corpo de prova readquiresuas dimenses iniciais, no existindo nenhumadeformao plstica residual.

O comportamento viscoelstico reversvel, masdissipa parte da energia envolvida nasdeformaes.


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Comportamento elstico e viscoelstico


Deformao viscoelstica

tto tf

Tenso constante no intervalo de tempo t1 a t2

1

tto tf

Deformao elstica

1

tto tf

el

ta

ve

tf +dt

T




Comportamento plstico

medida que o material continua a sofrerincrementos de tenso, aps um certo valor seiniciar uma deformao permanente e norecupervel deformao plstica.

A deformao plstica ocorre devido rupturade ligaes dos tomos com os seus vizinhosoriginais, seguida da formao de ligaes comos novos tomos vizinhos - um grande nmerode tomos ou molculas se move relativamenteuns aos outros.


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Dessa forma, mesmo que a tenso causadora dadeformao seja removida, os tomos noretornaro s suas posies originais.

Mecanismo da deformao plstica: difere paramateriais cristalinos e amorfos.

Slidos cristalinos: a deformao plstica ocorresegundo um processo chamado deescorregamento (ou deslizamento) de planos,que envolve o movimento de discordncias.






Slidos no-cristalinos: tal como em lquidos, oprocesso de deformao ocorre de acordo comum mecanismo de escoamento viscoso.

Vrios parmetros podem representar ocomportamento plstico dos materiais obtidosdiretamente do ensaio de trao ou a partir deoutros dados dele levantados: limite deescoamento, limite de resistncia trao,ductilidade e mdulo de tenacidade.


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Limite de escoamento (e ou LE): Representa onvel de tenso onde a deformao plsticainicia, ou onde ocorre o fenmeno doescoamento mobilidade das discordncias edeslizamento de macromolculas (figura etabela).

Tenso necessria no projeto da maioria dasestruturas para assegurar que apenas umadeformao elstica ocorrer quando daaplicao de tenses.





Comportamento Plstico


Descontnuo Contnuo

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Limite de escoamento (e):


Materiale

MPaMaterial

eMpa

ConcretoAlumnioPVCCobreLato (70Cu-30Zn)FerroNquel

20 35456975

130138

Ao (1020)Ferro fundidoAo inoxidvelTitnioMolibdnioTungstnio

-

180250350450565

1000-

Limite de escoamento para alguns materiais

(GARCIA et al., 2000; CALLISTER, 2012)





Limite de resistncia trao (u ou LRT): atenso no ponto mximo da curva tenso-deformao de engenharia, a qual corresponde tenso mxima que pode ser sustentada por umaestrutura sob trao.

Aps o escoamento a tenso necessria paracontinuar o processo de deformao plsticaaumenta at alcanar um valor mximo (pontoM).


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Limite de resistncia trao (u ou LRT):

A partir desse ponto, a tenso diminui at afratura completa do material (ponto F) - issoocorre devido rpida diminuio da seoresistente do corpo de prova ao se ultrapassar atenso mxima.

A deformao at este ponto uniforme aolongo da regio estreita do corpo de prova que seencontra sob trao.







Nessa tenso mxima, uma pequena constrio,ou pescoo, comea a se formar em um pontodeterminado (incio da fratura), e toda adeformao subsequente fica confinada nestaregio.

Esse fenmeno conhecido por estrico ouempescoamento, e a fratura ocorre nessa regiodo corpo de prova.


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Comportamento da curva

tenso-deformao de

engenharia at a fratura do

material (Adaptada de

CALLISTER, 2012).






Os limites de resistncia trao podem variardesde 50 MPa para um alumnio, at um valor de3000 MPa para aos de elevada resistncia.

tenso aplicada quando da ocorrncia dafratura denomina-se resistncia fratura domaterial, f.


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Ductilidade (Al% ou RA%): Representa umamedida do grau de deformao plstica que omaterial suportou at a fratura.

Um material que experimenta uma deformaoplstica muito pequena ou mesmo nenhumaquando da sua fratura chamado de frgil.

Os comportamentos tenso-deformao emtrao para materiais dcteis e frgeis estoilustrados esquematicamente na figura a seguir:






Ductilidade (Al% ou RA%):


Representao

esquemtica do

comportamento

tenso-deformao em

trao para materiais

dcteis e frgeis

(Adaptado de

GARCIA et al., 2000).

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Ductilidade (Al% ou RA%):

Pode ser expressa quantitativamente tanto peloalongamento percentual como pela reduo derea percentual.


100l

ll%AL

o

of

100A

AA%RA

o

fo






Materiale

MPau (LRT)

MPaAL%

(em 50 mm)

AlumnioCobreLato (70Cu-30Zn)FerroNquelAo (1020)TitnioMolibdnio

356975

130138 180450565

90200300262480380520655

4045684540252535

Propriedades mecnicas de vrios metais e ligas no estado

recozido (Adaptada de CALLISTER, 2012).

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Efeito da temperatura:

A elevao da temperatura implica num aumentoda mobilidade das discordncias, numdeslizamento mais fcil das macromolculas ouainda na ativao de mecanismos de deformaoque dependem de difuso, como a ascenso ouescalagem de discordncias.







Esses mecanismos contribuem para umadiminuio dos limites de escoamento e deresistncia trao do material e aumento daductilidade com a elevao da temperatura.

A maioria dos metais possui um grau moderadode ductilidade temperatura ambiente; contudo,alguns se tornam frgeis medida que atemperatura reduzida.


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Variao do mdulo de elasticidade com a temperatura de um PMMA - polimetilmetacrilato (CALLISTER, 2012)



Ao de cargas constantes Fluncia

Fundamentos

A fluncia de materiais muito importante emalguns tipos de projteis de engenharia,especialmente naqueles em que as peas oucomponentes so colocados em servio aelevadas temperaturas.

Exemplo: ps de turbina, geradores de vapor etc.

em geral um fenmeno indesejvel e, comfrequncia, o fator limitante da vida til de umapea.


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Fundamentos

Fluncia o fenmeno observado como umadeformao permanente e dependente dotempo em materiais submetidos a uma tensoconstante.

O fenmeno observado em quase todos ostipos de materiais de engenharia, mas para osmateriais metlicos adquire importncia apenasa temperaturas altas.





Fundamentos

Considera-se temperatura alta para um materialmetlico, aquela em que processos ligados difuso comeam ter efeitos macroscpicos.

O termo alta temperatura a que um materialmetlico est submetido depende de suatemperatura de fuso.

Uma temperatura de 800 C, por exemplo, podeser alta para o cobre (Tf = 1083 C = 1356 K), masbaixa para o tungstnio (TF = 3422 C = 3695 K).


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Fundamentos

Uma forma de apresentar a temperatura em umaescala nica para todos os metais se d por meioda temperatura homloga (TH).

Temperatura homloga (TH): Define-se como arazo entre a temperatura de servio do materiale a sua temperatura de fuso, ambas em Kelvin.

TH =T

Tf





Fundamentos

Experimentalmente, observa-se que osfenmenos ligados difuso comeam a terefeitos macroscpicos em um metal quando asua temperatura homloga atinge o valor de 0,4(alguns autores consideram 0,5).

Dessa forma, um ambiente com temperatura de400 C (673 K) j seria suficiente para afetar ocobre (TH = 0,5 > 0,4), mas no o tungstnio (TH =0,18 < 0,4).


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Desenvolvimento da fluncia

A figura a seguir mostra uma representaoesquemtica do comportamento tpico defluncia sob carga constante em metais.






Com a aplicao da carga ocorre umadeformao instantnea, essencialmenteelstica.

A partir da, a fluncia se desenvolve em trsfases (regies I, II e II da figura):

I. Fluncia primria ou transiente - caracterizadapor uma taxa de fluncia ( = / )continuamente decrescente o materialencrua (aumenta a resistncia) at conseguirsuportar a carga aplicada.


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II. Fluncia secundria ou em regime estacionrio- caracterizada por uma taxa de flunciaconstante (em geral, apresenta a durao maislonga) e mnima de todo o processo ( ) explicada com base em um equilbrio entre osprocessos concorrentes de encruamento erecuperao (movimentos de discordncias) torna o material mais macio e retm a suahabilidade em experimentar deformao) afluncia do metal ou liga mxima.






III. Fluncia terciria acelerao da taxa defluncia precede a ruptura do material queocorre no tempo tf (tempo de fratura) avelocidade de fluncia aumenta devido aestrico do material e tambm devido formao de cavidades, particularmente noscontornos de gros.

Os parmetros min e tf caracterizam a resistncia fluncia de um material Quanto < o valor demin e > o de tf mais resistente fluncia ser.


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Efeito da temperatura e da tenso aplicada

Um aumento de temperatura diminui aresistncia fluncia de um material aumentamin e diminui tf.





Efeito da temperatura e da tenso aplicada

De maneira similar, assumindo a temperaturaconstante, ensaios com tenses variveis mostramque o aumento da tenso aplicada no processodiminui a resistncia fluncia aumenta min ediminui tf.

Metais e cermicos cristalinos fluncia pordifuso (movimento de discordncias e difusoatmica).

Polmeros fluncia viscosa, mas a sua taxaaumenta com a tenso e com a temperatura.


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Ao de cargas dinmicas

Taxa de deformao plstica

A deformao plstica ocorre por processosindividuais, tais como movimentao dediscordncias, maclao, deslizamento demacromolculas etc.).

Dessa forma, necessitam de um certo intervalode tempo para se completarem.

Portanto, a taxa de deformao plstica tem umefeito sensvel sobre o comportamento mecnicode um material.





Taxa de deformao plstica

Esse efeito ser mais notvel medida que cresceo intervalo de tempo utilizado no processo dedeformao plstica.

O aumento da taxa de deformao de umcomponente proporciona um aumento da suaresistncia mecnica, que ser tanto maiselevada quanto maior for o coeficiente desensibilidade taxa deformao plstica domaterial.


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Esforo de impacto

Esforo de impacto: esforo mecnico aplicado naforma de altas cargas em um intervalo de tempomuito curto (comuns em engenharia - quedas,colises, aceleraes bruscas etc.).

A resposta dos materiais a esforos de impacto ,geralmente, muito diferente da obtida no caso deesforos estticos ou quase estticos.

Taxas de deformao: da ordem de 10 a 10 s-1,muito maior do que as obtidas com a aplicao deesforos quase estticos (10-5 a 10-1 s-1).





Ensaio de impacto

Uma das metodologias de avaliao da respostado material a esforos de impacto: chamadosensaios de impacto (Izod e Charpy).

A carga aplicada na forma de esforo deimpacto obtido por meio da queda de uma massapendular, de uma altura determinada, sobre apea a examinar (figura).

Resultado do ensaio energia absorvida pelomaterial at a fratura.


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Ensaio de impacto





Ensaio de impacto

A principal aplicao refere-se caracterizaodo comportamento dos materiais, na transioda propriedade dctil para frgil como funo datemperatura.

Possibilita determinar a faixa de temperaturas naqual um material muda de dctil para frgil.

Muito utilizado nas indstrias naval e blica e, emparticular, nas construes que devero suportarbaixas temperaturas.


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Transio Dctil-Frgil

Com o decrscimo da temperatura, os materiaisnormalmente perdem ductilidade.

Alguns materiais, no entanto, apresentam umamudana excessiva nesse comportamento, o quepode ocorrer em temperaturas de servio,levando, inclusive, a pea ou componente fratura.

Essa transio relacionada com a temperaturapela energia de impacto medida no ensaio.





Transio Dctil-Frgil

Temperaturas mais elevadas - energia de impactorelativamente alta, compatvel com um mododctil de fratura.

medida que a temperatura diminui - energia deimpacto cai subitamente ao longo de umintervalo de temperaturas relativamentepequeno, abaixo do qual a energia de impactotem um valor baixo e essencialmente constante,compatvel com um modo de fratura frgil.


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Transio Dctil-Frgil


Transio dctil-frgil em

uma curva que representa

os resultados de um ensaio

Charpy em dois tipos de

ao. (Adaptada de

ASKELAND, 2003).




Transio Dctil-Frgil


Curvas caractersticas do resultado do ensaio de impacto em funo

da temperatura para alguns materiais metlicos (Adaptada de

HERTZBERG, 1995).

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Transio Dctil-Frgil


Aspecto da

superfcie do corpo

de prova ensaiado a

impacto




Transio Dctil-Frgil

Na maioria das ligas, a ocorrncia de transiodctil-frgil verifica-se em uma faixa detemperaturas - no existe um critrio bemdefinido para especificar uma temperatura dereferncia.

Direo de retirada do corpo de prova e o sentidodo entalhe - podem alterar significativamente osresultados do ensaio, particularmente se asamostras so retiradas de um material encruado.


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Transio Dctil-Frgil


Efeito da orientao do corpo de prova nas curvas de temperatura

de transio Charpy (HERTZBERG, 1995).




Transio Dctil-Frgil

Metais com estrutura CFC - permanecem dcteismesmo a temperaturas extremamente baixas(figura).

Metais com estrutura CCC e HC - apresentam atransio dctil-frgil - a temperatura detransio depende tanto da composio qumicada liga quanto da microestrutura.

A diminuio do tamanho de gro em aosdiminui a temperatura de transio.


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Transio Dctil-Frgil

Contedo de carbono na composio qumicados aos influencia significativamente atemperatura de transio (figura).

Do ponto de vista da transio dctil-frgil, apreferncia na especificao de um material paraaplicaes estruturais recai em temperaturas detransio mais baixas.





Transio Dctil-Frgil


Efeito do teor de

carbono nas

curvas energia-

temperatura de

transio para

aos (Adaptada

de Honeycombe,

1981)

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Transio Dctil-Frgil

Materiais cermicos e polimricos, na suamaioria, apresentam transio dctil-frgil.

Materiais cermicos transio somente atemperaturas elevadas (geralmente acima de1000 C).

Materiais polimricos faixa de transiogeralmente abaixo da temperatura ambiente.




Ao de cargas cclicas

Introduo

No carregamento cclico a tenso aplicada oscila aoredor de um valor e com uma dada frequncia.

Muito frequente - ocorre em eixos, engrenagens,molas, estruturas de aeronaves, navios, pontes etc.

Observa-se uma forma alternativa de degradaoda vida til do material por um fenmenochamado fadiga mecnica o componente sofrefratura catastrfica aps um determinado tempoem operao.


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Fadiga mecnica

A fadiga responsvel por uma parcela grande doscasos de falha de componentes em servio.

Frequentemente, est presente em acidentesgraves envolvendo grande quantidade de vtimasfatais (acidentes com trens e avies, por exemplo)

Um dos aspectos mais importantes da fadiga -pode se manifestar mesmo para tenses abaixodo limite de escoamento do material.

Observada em todas as classes de materiais.





Fadiga mecnica

Definio (ASTM, 2002): processo de alteraoestrutural permanente, progressivo e localizado,que ocorre em um material sujeito a condiesque produzem tenses e deformaes cclicas emum ponto ou em vrios pontos, e que podemculminar em trincas ou fratura completa aps umnmero suficiente de ciclos.

Sempre inicia com uma pequena trinca, que sobaplicaes repetidas de tenso aumenta detamanho.


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Fadiga mecnica

medida que essa trinca cresce, a seotransversal resistente da pea ou componentediminui, resultando em um aumento de tensona seo.

Finalmente, atingido o ponto onde a seoresistente remanescente no mais capaz desuportar a carga aplicada e a pea oucomponente fratura.





Fadiga mecnica

Existe, portanto, um conjunto de variveisimprescindveis para que a fratura por fadigaocorra, sendo que as fundamentais so:

1. uma tenso principal mxima suficientementealta;

2. uma variao ou flutuao da tenso aplicadasuficientemente grande;

3. um nmero de ciclos de aplicao da tensosuficientemente grande.


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Fadiga mecnica

A fratura por fadiga influenciada por vriosoutros fatores, de natureza mecnica oumetalrgica, respectivamente na usinagem docorpo de prova e na fabricao do material.

Exemplos - concentrao de tenso, corroso,temperatura, sobrecarga, tenses residuais,tenses combinadas e estrutura metalrgica, quetendem a alterar as condies de ocorrncia dafadiga.





Fadiga mecnica

Na prtica, a forma da onda, a frequncia e aamplitude da variao de tenso podem variarcom o tempo.

Tipos de tenses cclicas mais comuns: tensoalternada, tenso flutuante e tenso irregularaleatria.

As figuras a seguir ilustram os tipos de tensescclicas mais comuns.


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Fadiga mecnica


Representao esquemtica para os ciclos de tenso com amplitude constante:

(a) Completamente reverso (m = 0); (b) Repetido (m 0 e min 0) e (c)

Pulsante (m 0 e min = 0). (Adaptada de DAWLING,1993).




Fadiga mecnica


Exemplos de ciclos de tenso irregulares ou aleatrios: Industria automobilstica

(SAE, 1988); (b) Indstria aeronutica (MANESCHY, 1999); (c) Indstria nuclear

(MANESCHY, 1999).

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O ensaio de fadiga

A fadiga um fenmeno muito complexo,afetado por diversos fatores externos, conformej mencionado.

Em funo disso, os ensaios de fadiga devem serdesenhados de modo a reproduzir, o maisfielmente possvel, as condies de uso doscomponentes.

Entretanto, em muitos casos so executadosensaios padronizados.





O ensaio de fadiga

Tais ensaios so capazes de fornecer dadosquantitativos relativos s caractersticas de ummaterial ou componente ao suportar, por longosperodos de tempo, sem se romper, cargasrepetitivas ou cclicas.

Curva N (Curva de Whler, Curva S-N): formausual de apresentao dos dados do ensaio (fig.).

Principais resultados dos ensaios: limite deresistncia fadiga, resistncia fadiga e vida emfadiga.


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O ensaio de fadiga


Curvas de fadiga

mostrando o

limite de

resistncia

fadiga




O ensaio de fadiga

Limite de resistncia fadiga (Se ou Rf): Limite detenso tal que, para valores inferiores do mesmo, ocorpo de prova nunca sofrer ruptura por fadiga ocorre, para materiais ferrosos em geral, ligas deTi, ligas de (figura).

Resistncia fadiga (Sf ou f): Tenso na qualocorre ruptura do CP para um nmero arbitrrio deciclos de aplicao de carga (na prtica, entre 107 e108 ciclos) maioria das ligas no ferrosas (Al, Cu,Mg etc.).


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O ensaio de fadiga

Vida em fadiga (Nf): Consiste no nmero de ciclosque causar a ruptura do CP para umdeterminado nvel de tenso.


Curvas de

fadiga, onde e

representa: (A) o

limite de fadiga;

(B) a resistncia

fadiga




O ensaio de fadiga


Curvas de fadiga, onde e representa: (a) o limite de fadiga;

(b) a resistncia fadiga (DOWLING, 1993).

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O ensaio de fadiga


Curvas de fadiga, onde e representa: (a) o limite de fadiga;

(b) a resistncia fadiga (Adaptada de REE-HILL, 1985).




O ensaio de fadiga


Curvas de fadiga para diversos polmeros.

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Fadiga de baixo e alto ciclo

Em funo do nmero de ciclos necessrios paraque a fratura ocorre, o ensaio pode ser divididoem: Fadiga de baixo ciclo e fadiga de alto ciclo.

Fadiga de alto ciclo baixos nveis de tenso(ruptura acima de 104 ciclos) deformaespredominantemente elsticas.

Fadiga de baixo ciclo altos nveis de tenso(ruptura abaixo de 104 ciclos) caracterizada pordeformao plstica cclica acentuada.





Influncia da temperatura

Em temperaturas inferiores ambiente, osensaios indicam que a resistncia fadigaaumenta com o decrscimo da temperatura.

Quando se considera a aplicao de cargasdinmicas em altas temperaturas, a resistncia fadiga geralmente diminui quando a temperaturaaumenta acima da ambiente. O ao doce umaexceo, pois apresenta um mximo naresistncia fadiga entre 200 e 300C (DIETER,1981).


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medida que a temperatura elevada bemacima da ambiente, torna-se importante ofenmeno da fluncia e, em altas temperaturas,este fenmeno ser a causa principal da fratura.

Por exemplo, nos aos-liga resistentes ao calor,at 700C a fadiga a causa principal de ruptura,enquanto que para temperaturas mais elevadas afluncia passa a predominar (BRANCO, 1985).






A transio de falha por fadiga para falha porfluncia com o aumento da temperaturaresultar em uma mudana do tipo de fraturaque passar de transgranular, caracterstico dafadiga, para a intercristalina por fluncia.

Portanto, os ensaios de fadiga em altatemperatura dependem do tempo, ou seja, dafrequncia de aplicao das tenses.


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Outros fatores que influenciam a fadiga

Acabamento superficial - Quanto melhor maior olimite de fadiga.

Composio qumica quanto mais puro omaterial, maior o seu limite de fadiga.

Resistncia mecnica quanto maior aresistncia mecnica do material, maior o seulimite de fadiga.

Tratamento mecnico eleva o limite de fadiga,pois induzem tenses compressivas na superfcie.






Tratamentos termoqumicos (cementao,nitretao etc.) aumentam o limite de fadiga, poisinduzem tenses compressivas na superfcie domaterial.

Descarbonetao reduz a resistncia mecnica nasuperfcie, reduzindo o limite de fadiga.

Corroso se prvia, influencia como a reduo doacabamento superficial; se simultnea gera umnovo mecanismo chamado de corroso-fadiga, quereduz muito o limite de fadiga.


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Geometria componentes ensaiados podemconter variaes bruscas de sees(concentradores de tenso), que podem ocasionara nucleao de trincas.


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