T5 Introducao Fadiga 1

7/21/2019 T5 Introducao Fadiga 1

http://slidepdf.com/reader/full/t5-introducao-fadiga-1 1/9

FADIGA

Fenómeno de enfraquecimento progressivo e localizado de um material

quando este está submetido a cargas dinâmicas ou repetidas.

(causa principal da ruína de equipamentos mecânicos – 80 a 90% das peças sujeitas a cargas dinâmicas)

Solução:

− Desenvolvimento de materiais económicos possuindo a máxima resistência à fadiga− Desenvolvimento de métodos de concepção de cálculo e de construção de estruturas

sujeitas à fadiga− Desenvolvimento de métodos de controlo dos equipamentos sujeitos à fadiga

A quem interessa o estudo da fadiga

− Metalurgistas

− Projectistas− Engenheiros de Manutenção− Engenheiros de Produção(tanto ao nível do projecto como da produção e manutenção)

Caracterização do processo de fadiga:(Fases do processo)

Nucleação dafenda

CrescimentoMicroscópicoda(s) fenda(s)

Propagação da(s)fenda(s)

RoturaFinal

duração à fadiga

período de propagação período de iniciação

CMM - 04/2002



Fadiga (definição segundo a ASTM)

“Fadiga é um processo de alteração estrutural permanente, progressivo e localizado, que

ocorre num material sujeito a condições que produzem tensões ou extensões dinâmicasnum ponto ou em vários pontos, e que pode culminar em fendas ou numa fracturacompleta após um número suficiente de variações de carga”.

Progressivo – O processo de fadiga se verificou durante um certo período de tempo ouuso.Localizado – Dá-se em pequenas áreas em vez de em toda a peça

Duração de uma peça à fadiga

É geral expressa em números de ciclos P I R N N N +=

- Número de nucleação + ciclos de iniciação da fenda I N

P N - Numero de ciclos de propagação

CMM - 04/2002



Descrição do processo de fadiga:

Iniciação de uma fissura por fadiga

- Verifica-se normalmente à superfície- A concentração de tensões é máxima.- Os cristais da superfície beneficiam menos de apoio mútuo que os do interior.- É na superfície que se verifica o possível detrimento do meio ambiente.

- As microfendas podem ser várias combinando-se, depois, numa fenda principal.

Uma vez iniciada a fenda, a fadiga dá-se em 3 fases

Crescimento Microscópico da fenda

- Dá-se a 45º relativamente à direcção de solicitação (corresponde à propagação em planos sujeitos a elevados valores de tensão de corte).

- O crescimento é muito lento e envolve uma distância de apenas alguns grãos.

Propagação da fenda

- Envolve o crescimento de uma fenda bem definida segundo um plano em que atensão normal é máxima.

- O crescimento é mais rápido. Função da amplitude do F.I.T..- Surgem estrias na superfície de fractura. Especialmente em materiais dúcteis.

Rotura Final

- Atingido um valor crítico do comprimento da fissura, ac dá-se a rotura instável final.

- A secção transversal remanescente não suporta a carga aplicada.- Pode apresentar características dúcteis ou frágeis, consoante o material e o nível detensões aplicadas.

CMM - 04/2002



Propagação microscópica e transcristalina

Tipos de fendas na fase I (crescimento microscópico)

Transcristalinas – Propagam-se através do grão- Mais frequente

Intercristalinas – Propagam-se por entre os limites de grão

CMM - 04/2002



Tipos de fendas na fase II (crescimento macroscópico)

Mecanismos mais vulgares

Esquerda – Estriação dúctil ou frágil- Ocorre em materiais dúcteis, K ∆ intermédios- Mais frequente e muito importante.- Observáveis com ampliações entre 1000 a 50 000 vezes.

Centro – Coalescência de microcavidades- Mais frequente em materiais dúcteis e K ∆ ’s elevados.

Direita – Microclivagem- Ocorre mais em materiais frágeis ou de alta resistência e K ∆ baixos

Forma como propaga uma fenda

CMM - 04/2002



- Tanto as linhas de paragem como as linhas radiais permitem identificar o ponto deiniciação da fenda. Elemento fundamental na eventual acção correctiva.

- As superfícies de fractura tem um aspecto do tipo “frágil” sem sinais de deformação plástica a nível macroscópico.

- Pela superfície de fractura é possível saber qual foi a tensão nominal antes dafractura.

- A transição 90º para 45º dá-se por volta dos m MPa10 para os alumínios e m MPa30 para os aços.

CMM - 04/2002



Morfologia das superfícies de fractura por fadiga

CMM - 04/2002



Ciclos de tensão de fadiga e seus parâmetros

Ciclos de tensão em fadiga

Ciclos de amplitude constante:− Alternado− Repetido ou Pulsante ( 0

min=σ )

− Ondulada

Amplitude variável

− Blocos− Irregular ou aleatório

Tipos de onda- Sinusoidal- Trapezoidal- Triangular- Quadrada

CMM - 04/2002



Notação utilizada

- Frequênciat

Nf = [ciclos/Seg].

- Tensão média2

minmaxm

σ+σ=σ

- Amplitude de tensão ou tensão alternada2

minmaxa

σ−σ=σ

- Gama de tensões minmax σ−σ=σ∆

- Razão de tensõesmax

minR σ

σ=

Ciclo alternado puro: 1R −= ; Ciclo pulsante: 0R =

CMM - 04/2002

Documents

T5 Introducao Fadiga 1