Aula de Fadiga, Notas de aula de Engenharia Mecânica

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FADIGA

Jal airline520 mortos12 agosto 1985 Fadiga no estabilizador

causada por reparo ineficiente da

Boeing32 minutos até a queda

Desastre em

trem de alta velocidade na alemanha

101 mortos e 98 feridos Ruptura

por fadiga

em

uma das rodas

, que saltou do trem

Passageiro observou soltura da roda e não acionou emergência.Condutor avisado tardiamente Vibração causou ruptura de novas peças e descarilhamento Falha de projeto causou ruptura por fadiga

Abril de 1988 Boeing 737 200 – Aloha airlines Honolulu Perda de fuselagem em vôo

por descompressão

Um passageiro falecido ao ser arremessado da aeronave58 feridosCausa :

Fadiga

causada por crescimento de trinca pré-existente e

não detectada (defeito na selagem de epoxi da fuselagem, que

causou sobrecarga e fadiga nos rebites)

TENSÕES CÍCLICAS

Tensão aplicada

pode ser de

natureza

axial (tração-compressão)

Flexão (dobramento)

Torcional (torção)

Modalidades de Tensão Oscilante – Tempo a)

Dependência regular e senoidal com o tempo

-Neste caso a

amplitude é simétrica em torno de um nível

médio de tensão (zero, por exemplo)

Alterna

entre

tensão máxima de tração (σ

max

e

tensão

mínima de compressão(σ

min

de igual amplitude

• conhecido como

Ciclo de Tensões Alternadas

c ) Ciclo de tensões aleatórias – O nível de tensão pode variar

aleatoriamente em amplitude e freqüência.

Para o Ciclo de Tensões Repetidas ou oscilantes(fig b)a)A amplitude da tensão alterna em torno de uma

tensão

média: σ

m

σ

max

• σ

min

onde σ

m

= média entre as tensões máxima e mínima de um

ciclo

b)

Intervalo de tensões σ

i

é a diferença entre σ

max

e σ

min

σ

i

= σ

max

• σ

min

CURVA σ - N

-Propriedades de fadiga determinadas em laboratório-Equipamento replica condições de serviço (nível de tensão,

freqüência temporal, padrão de tensões, etc.) -Testes de fadiga com ensaios giratórios com dobramento

SEQUÊNCIA DE ENSAIO DE FADIGA

( TENSÕES UNIAXIAIS DE TRAÇÃO E COMPRESSÃO)a) Submete-se corpo de prova ao

ciclo de tensões

, sob

amplitude de tensão máxima relativamente grande

(2/3 do

limite estático de resistência a tração).b)

conta-se o número de ciclos

até a ocorrência da falha.

c)

Repete-se o procedimento

com outros corpos de prova,

usando-se

amplitudes máximas de tensão

progressivamente

menores. d)

Os

dados

são

plotados,

para

cada

CP,

na

forma

de:

Amplitude de tensão

σ

a

x Logaritmo do Número de

Ciclos

N

até a falha.

CURVA σ X N

Limite de Resistência à Fadiga

• Também chamado de

Limite de Durabilidade. -Para

tensões

abaixo do limite de resistência à fadiga

, a

falha por fadiga não irá ocorrer.

Limite de Resistência à Fadiga

• É o

maior valor de tensão

oscilante

que

não irá causar a falha

, após

um número infinito

de ciclos; -

Para aços

: Limite de Resistência à Fadiga ~

35 e 60 % do

limite de resistência à tração.

CURVA σ X N

Ligas não ferrosas

(alumínio, cobre, magnésio) –

Não apre-

sentam Limite de Resistência à Fadiga.

Curva σ x N

continua

reduzindo tensão de falha

com

au-

mento do número de ciclos

CURVA σ X N

Para Não Ferrosos

• Resposta à fadiga é especificada por:

Resistência à Fadiga

Nível de Tensão

para a qual

a falha

irá ocorrer

para um

determinado número de ciclos

7

ciclos)

Vida em Fadiga (N

f

Número de ciclos

necessários para

causar a falha

sob nível de tensão

específico

(figura 8.22 b)

Dispersão de valores em Fadiga

Variação dos valores

de

N

, para vários corpos de prova

testados sob a mesma tensão.

Conseqüências da dispersão

Incertezas de projeto

no que

se refere a:

provável vida em fadiga do componente

limite de resistência à fadiga ou resistência a fadiga.

Causas da dispersão de valores

• defeitos na fabricação do corpo de prova- defeitos na preparação da superfície- alinhamento do corpo de prova- variações na tensão média