Tópicos sobre Mecânica da fratura

Problema que estuda a mecânica da fratura Paramêtros utilizados para medir a

integridade estrutural. Parametro de Griffith (G,Gc)

Fator de Intensidade de Tensões KI,II,III,Kc (Irwin) COD , Integral J parametros utilizados na Mecânica não linear da

Fratura. Métodos utilizados em análise estrutural

Problema que estuda a mecânica da Fratura Em Resistência dos Materiais para saber se uma estrutura

colapsa ou não consideramos

Svm(geometria, cargas):: Sy(mat.,temp,vel. Carr.) No caso de ter uma estrutura com uma fissurada não é possível

aplicar o mesmo parâmetro de comparação e devo procurar outra alternativa do tipo

Z(geometria,cargas,a)::Zc(mat,temp,vel. Carr)

Resistência teórica dos materiais

Criterio energético de Griffith

E

aU a

2

22

Liberação de energia devido a propagação de uma trinca de comprimento a

aW 2 Energia necesaria para a criação de uma fissura de comprimento a

Balanço Energético

Condição para propagação da fissura

a

W

a

U

2

2

2

E

a

Calculando para o caso analisadoOu em forma genérica

cGG

Condição para a Propagação Instável

a

R

a

W

a

G

2

2

RGG c

Em geral estruturas trincadas com cargas controladas tem propagação instável e estruturas trincadas com deslocamento controlado tem propagação estável.

Extensão da teoria de Griffith

p

p A energia superficial ,e igual para o vidro que para o aço 1J/m2, para o

diamante é 5.44J/m2 e para a agua é 0.077 J/m2

pcG 2 onde 2cG

Esté coeficiente leva em conta outros mecanismos internos que se opõem a

abertura da fissura p

Gc(aço)=10e5 a 10e6 J/m2 Gc(vidro)=6 ver pp 41 M. Branco

G(função da geometria e do tipo de carga,do tamanho da fissura a e de E)

Gc (função do material, temp,veloc. De carregamento....)

•Obtenção do G, dependerá da distribuição energética de todo o sistema estudado, pode ser determinado teoricamente em casos simples o em forma numérica com métodos tipo MEF ou MEC

a

UG

•Para a determinação do Gc se realiza experimentalmente a determinação da expressão indicada ao lado.

As Interfaces como um mecanismo de parada da trinca(gráfica dos Fc para as tensões perpend. à direção da trinca)

1e-9

m

2e-6mFcmax=201 Fcmax=38

Caso da fibra de vidro ,Se a união entre duas interfaces não é muito forte um mecanismo de parada de trinca se produz

interface

Mecanismo que se produz em materiais compostos

*

A tensão teórica do material e de aprox. E/6 As tensões máximas em * serão de aprox.

(teórica /38), o que da que a resistencia real de um material composto com uma boa tenacidade.

Os minerais tem E elevados,mas tem planos de clivagem que tornam eles muito frágeis.

Em tecidos o atrito também pode entrar em jogo aumentando a tenacidade do material.

Observações :

Outro mecanismo de travamento

Figura 6.36 A: Propagación de fisura principal a K cercano a Umbral. Resaltan 8 nódulos ignorados por la

fisura principal

12

3

4

56

78

Metalografia de um ferro fundido nodular, a combinação ferro + nódulos de grafito permitem obter um material mais dúctil