Fraturas - :: Laboratório de Hidrogênio || Coppe-UFRJ · Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ Falhas Fraturas Tipos de fraturas: a) Fratura Dúctil b) Fratura

Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

Falhas

Fraturas

Tipos de fraturas:

a) Fratura Dúctilb) Fratura moderadamente

dúctilc) Fratura frágil


Falhas

Estágios da fratura dúctil, tipo taça e cone:

a) Empescoçamento inicialb) Formação de cavidadesc) Coalescência de

cavidades para formar trinca

d) Propagação da trincae) Fratura por cisalhamento


Falhas

Fratura dúctil

Fratura tipo taça e cone no alumínio

Micro vazios associados à fratura dúctil, revelados por Microscopia Eletrônica de

Varredura


Falhas

Fratura dúctil

Fractografia eletrônica por varredura


Falhas

Marcas de sargento em forma de V

Fratura frágil em aço doce


Falhas

Fratura frágil

Nervuras radiais em formato de leque


Falhas

Grãos

Caminho de propagação da trinca

Morfologia de fratura transgranular ou

transcristalina em ferro fundido dúctil


Falhas

Grãos

Caminho de propagação da trinca

Morfologia de fratura intergranular ou

intercristalina


Falhas

a) Geometria de trincas superficiais e internas

b) Perfil de tensões esquemático ao longo da linha X – X’

Trincas: concentração de tensões

Tensão máxima

= Tensão trativa nominal

Fator de intensidade de tensão


Falhas

TrincasOnde:

σm = Tensão máxima, na extremidade da trinca

σ0 = Tensão de tração nominal

σc = Tensão crítica

E = Módulo de elasticidade

γs = Energia de superfície específica

a = Comprimento de uma trinca superficial -metade do comprimento de uma trinca interna

ρ0 = Raio da extremidade da trinca


FalhasMecânica da Fratura Linear Elástica

OndeKc=Tenacidade à fraturaKIc=Tenacidade à fratura em deformação planaY=Parâmetro que depende da geometria e do tamanha da trinca e das tensões.σc=Tensão críticaa=Comprimento de uma trinca superficial/metade do comprimento de uma trinca

interna


Falhas

I

III

II

Modos de Deslocamento de trincas


Falhas: Ensaios de Fratura por Impacto


Falhas

Transição dúctil-frágil

Morfologias de fratura de Aço A36 testados em Charpy com entalhe em V


Falhas



Falhas


Efeito do teor de carbono no aço


Falhas: Fadiga

Ciclos de tensão a) reverso simétrico; b) assimétrico e c) aleatório

= -1


Falhas

Fadiga


Falhas


Fadiga de Componentes Reais

1 – Hydraulic Actuator2 – End Support Assembly3 – Transverse Load Frame4 – Connector5 – Shaft6 – Specimen7 – Grips8 – Driving Mechanism


Falhas

Fadiga


Falhas

Fadiga

P = probabilidade de falha


Falha por Fadiga


Fadiga


600MPa

Falha por Fadiga

600X

25X 500X

Drill pipe API S –135 grade steel


Fadiga em Liga de Al

103 104 105 106 1070

50

100

150

200

250

300

350

400

σ a(M

Pa)

Number of Cylces

S - N diagram for D16T alloy� small scale results full scale results

33X

50X

Nucleação e Crescimentode Bandas de Deslizamento

Ao longo dos ciclos cresce o número e a densidade de bandas e adeformação plástica acumulada em cada uma delas;Nos locais de deformação plástica mais severa as bandas de deslizamentorecebem a denominação de bandas de deslizamento persistentes.

λφστ coscos=Fator de Schmid. A tensão cisalhante é resolvida no sistema de deslizamento.

Bandas de DeslizamentoEssa deformação plásticaé extermamentelocalizada e se manifestana forma de bandas dedeslizamento;A concentração detensão cresce com oaumento do número debandas de deslizamentofazendo com que omaterial acumule cadavez mais deformaçãoplástica, surgindo novasbandas de deslizamento.

Bandas de Deslizamento


a

b c

de


Intrusões e Extrusões

Um conjunto de bandas formam intrusões eextrusões na superfície do material.

Bandas de Deslizamento Persistentes

Iniciação de Trincas (estágio I)Em orientações cristalinascom fator de schmid elevado,a deformação plástica é maissevera, sendo as bandas dedeslizamento desses grãoschamadas de bandas dedeslizamento persistentes;Nas bandas de deslizamentopersistentes a concentraçãode tensões é mais intensa;Quando o material não é maiscapaz de acumulardeformação plástica nasbandas de deslizamentopersistentes uma ou maistrincas são nucleadas.

Propagação de Trincas (estágio II)

Com o crescente número de ciclos a(s) trinca(s)se propagam de maneira dúctil crescendoenquanto na componente trativa, e fechando aponta da trinca na componente compressiva

Marcas de Praia

A propagação datrinca forma relevoscaracterísticos dafadiga, são chamadosde marcas de praia(macroscópicas) eestrias de fadiga(microscópicas)

Estrias de Fadiga

Ruptura Final Estática

Ao atingir umdeterminado tamanhoa seção resistenteremanescente domaterial não suportamais a tensãoaplicada. O materialsofre então rupturafinal estática porsobretensão


Fluência


Fluência


Fluência


Fluência


Fluência

Parâmetro de Larson-Miller


Fluência

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