O Ensaio de Fadiga

UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA

CURSO

Engenharia Mecânica

Alesson Pereira

Matheus Beltrão

Raphael Santos

João Victor Lessa

ENSAIOS MECÂNICOS

Ensaios de fadiga

Orientadora: Profª João Silvestre...

ANANINDEUA

2021

ARTIGO CIENTÍFICO

Alesson Pereira, Matheus Beltrão, Raphael Santos, Victor Lessa

ENSAIOS MECÂNICOS

Ensaios de fadiga

Trabalho apresentado a Universidade da Amazônia (UNAMA) como pré-requisito para a obtenção de Certificado de Conclusão de Curso de Graduação Lato Sensu, na área de Engenharia Mecânica

Orientadora Profª Joâo Silvestre...

ANANINDEUA

2021

ENSAIOS MECÂNICOS: ensaios de fadiga1

Nomes Alunos2

RESUMO

O presente artigo abordará ensaios de fadiga, que consistem em aplicar cargas ou deformações cíclicas em um componente ou corpo de prova padronizado, para se determinar a vida ou a resistência em fadiga. Assim é possível avaliar efeito de variações no material, da superfície, da geometria, do carregamento, entre outros.

Palavras-chave: tensão limite, deformação, trincas, fadiga, curva de Wöhler.

ABSTRAT

This article will address fatigue tests, which consist of applying cyclic loads or deformations to a standardized component or specimen, to determine life or fatigue strength. Thus, it is possible to evaluate the effect of variations in material, surface, geometry, loading, among others.

Keywords: limit stress, deformation, cracks, fatigue, Wöhler curve.

1 INTRODUÇÃO

O ensaio de fadiga é realizado para que possamos obter um processo que leva a falha mecânica local de um material, sendo assim é observado comportamentos de suas variáveis, de carregamento, basicamente as falhas mecânicas são caracterizadas através das trincas ou rupturas, buscando prevenir falhas mecânicas, tempo e investimentos em pesquisas e ensaios foram necessários para buscar entender devidas fadigas de materiais.

A fadiga significa cansaço extremo ou esgotamento, causado pelo esforço repetitivo e trabalho intenso, na mecânica essa fadiga é um fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão e deformação.

Estudos revelaram primeiras observações desse fenômeno de fadiga no ano de 1829, quando Julius Albert publicou alguns resultados coerentes a corrente de ferro quando submetidas a carregamentos cíclicos. Em outro período outro pesquisador August Wohler entre 1852 a 1869, estudou a ruptura de eixos ferroviários. Diversos estudos foram feitos ao decorrer dos anos, existiram muitos desafios a serem superados, através de ensaios foi exatamente preciso identificar possíveis rupturas futuras nos materiais, facilitando assim escolher determinados materiais para se utilizar em equipamentos de maquinas na engenharia mecânica.

As falhas por fadiga constituem um custo significativo para a economia, além do custo monetário pode envolver também o custo de vidas humanas, pois diversos acidentes ocorrem devido a falhas causadas pela fadiga do material. Ela é responsável pela maior parte de falhas em metais. Inúmeros são os acidentes relacionados como falhas por fadiga, um recorrente fato marcante na historia brasileira, foi um acidente ocorrido em 1994, que levou a morte do piloto brasileiro Ayrton Senna, acidente este pode ter sido causado por uma falha na barra de direção do veículo devido a uma fratura por fadiga.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 FADIGA

2.1.1 CONCEITOS

Fadiga é o processo que causa falha prematura ou dano permanente a um componente sujeito a carregamento repetitivos (cíclicos). Sabendo que em uma maquina constitui-se por um conjunto de componentes, em seu uso normal, nunca ocorre de todos os componentes falharem ao mesmo tempo, isso ocorre porque cada um elementos possuem característica próprias.

A maioria dos componentes mecânicos estão submetidos a carregamentos cíclicos que estão sujeitos a falha por fadiga. Diversas pesquisas sobre fadiga foram feitas para identificar o percentual de falhas mecânicas que são ocasionadas por este fenômeno, e pode-se dizer que esse número é de 50 a 90% de todas as falhas mecânicas.

A fadiga pode ocorrer em quase todas as categorias de materiais, existe a possibilidade de que no decorrer da vida útil desse componente ele nunca seja submetido à tensões acima do seu limite de ruptura, ou até mesmo do seu limite de escoamento, e mesmo assim ainda venha romper, pode também esta associado a uma perda de propriedades desse material, e ou esse componente foi ao longo do tempo se deteriorando, mesmo que em nível microscópico, possivelmente devido as tensões dinâmicas as quais foi submetido, a este fenômeno pode ser atribuído o nome “falha por fadiga”.

Primeiras observações do fenômeno feitas por  Wilhelm August Julius Albert, que publicou resultados de teste realizados em correntes de ferros submetidas a carregamentos cíclicos, e por August Wöhler, que estudou a ruptura de eixos ferroviários, onde a ocorrência dessas falhas era imprevisível para os engenheiros da época. Vários eixos fraturavam, embora projetados de acordo com critérios de resistência estática, essa fratura ocorria sob condições de carregamento normal. Apesar de ensaios de tração realizados no material antes da entrada em serviço revelarem adequada ductilidade, a ruptura em serviço não apresentava sinais de deformação plástica. Ainda, estes mesmos ensaios realizados no material após a fratura apresentavam as características de ductilidade iniciais. O nome fadiga se deve ao fato do mecanismo deste fenômeno ser desconhecido na época,