3.7introducao a fadiga
DESCRIPTION
Introdução à Fadiga - Engenharia da SoldaduraTRANSCRIPT
Módulo: 3.7. – Introdução à fadiga
Formador: A. Chaves e Sousa
Alfragide, 2014-06
Pós Graduação em Engenharia da Soldadura
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 3
FADIGA – (definição ASTM) – é um processo de alteração
estrutural permanente, progressivo e localizado, que
ocorre num material sujeito a condições que produzem
tensões ou extensões dinâmicas num ponto ou vários
pontos, e que pode culminar em fendas ou numa fractura
completa após um número suficiente de variações de
carga.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 4
PROGRESSIVO – porque apesar da ruptura à fadiga
ser súbita, ocorre sem sinal, mas os mecanismos
envolvidos estão a funcionar, se calhar desde o início
da peça localizado – dá-se normalmente em pequenas
áreas, devido a tensões elevadas.
LOCALIZADO – porque apesar da ruptura à fadiga ser
súbita, ocorre sem sinal, mas os mecanismos
envolvidos estão a funcionar muitas vezes desde o
início de trabalho da peça, mas invisivelmente.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 5
FENDAS E FRACTURAS – significa que uma fenda
cresce até um ponto em que devido à transferência de
carga o resto do material não suporta e fractura.
As roturas por fadiga apresentam as seguintes
características:
1º. Zona iniciação da fenda
2º. Estrias ou bandas indicadoras de propagação de
fenda
3º. Zona de fractura final a seguir à zona da
propagação da fenda.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 6
Variáveis necessárias para a rotura por fadiga
Tensão principal máxima suficientemente elevada.
Variação ou flutuação de tensão grande.
Número de ciclos de tensão aplicada, grande
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 9
Tensão média (σm ): é a semi-soma de tensão máxima
com a tensão mínima. (σmáx+σmin) / 2
Gama de tensões
max min
max min
Amplitude de tensões
2
( ) / 2
a
a
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 10
Os ciclos de tensão alternada ou blocos são mais fáceis
de determinar
No caso de tensões alternadas aleatórias, os ciclos são
obtidos experimentalmente.
São estas que provocam mais roturas por fadiga
O método mais utilizado na análise dos resultados
obtidos nos ensaios de fadiga baseia-se nas curvas
Tensão Aplicada (S) em função do Número de Ciclos (N).
Estas curvas designam-se por curvas S-N.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 11
O método de obtenção das curvas S-N, consiste em
registar o número de ciclos até a rotura de provetes
submetidos a diferentes tensões aplicadas.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 12
As curvas são apresentadas normalmente em gráficos
que têm o seguinte aspecto.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 16
Os provetes utilizados na determinação das curvas S-N
básicas dos materiais obedecem a uma determinada
geometria.
Nos ensaios de flexão ou torção as tensões nominais
utilizadas na curva S-N são as tensões máxima de flexão e
torção obtidas pelas equações de cálculo.
No ensaio de tracção a tensão nominal na curva S-N é a
carga aplicada a dividir pela área mínima de secção de
provetes.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 17
A norma BS-5400,
para verificação de
estruturas à fadiga tem
o seguinte campo de
aplicação:
Edifícios industriais
Pontes
Chassis de
máquinas
Construções
similares
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 21
A fadiga oligocíclica pode resultar de solicitações a
amplitude de tensão constante.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 23
A fadiga oligocíclica, observa-se mais em reservatórios
sobre pressão, turbinas a vapor. Está muito associada a
tensões repetidas de origem térmica.
Na fadiga oligocíclica a amplitude de extensão
constante, o método mais usual de representar é
extensão em função
Na curva abaixo o nº de ciclos aumenta à medida
diminui
rNp
p
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 25
A equação mais utilizada para relacionar o
com tem a forma
é conhecida como a Lei de Coffin – Manson
p rN
1/ 2
constantef pN
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 26
Representada em coordenadas logarítmicas toma a forma de uma recta
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 27
O comportamento dos materiais à fadiga, representada
pelas curvas S-N, é afectada por:
acabamento superficial, revestimentos e tensões
residuais à superfície da peça
geometria e tamanho da peça
concentração de tensões
estado de tensões
meio ambiente
temperatura
material e tratamento térmico
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 28
Representação esquemática do efeito de concentração
de tensões na resistência à fadiga.
Introdução à fadiga
A. Chaves e Sousa 29
Meio ambiente
Fadiga com corrosão: acção simultânea de tensões
dinâmicas e ataque químico numa peça.
Na tabela seguinte apresentam-se os valores para a
fadiga de diversos materiais ao ar e em ambiente
salino.