OS CRITÉRIOS DE PROJETO PARA FADIGA

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO .............................................................................................................4

FADIGA .......................................................................................................................6

MODELO TENSÃO – NÚMERO DE CICLOS....................................................7

MODELO DEFORMAÇÃO – NÚMERO DE CICLOS....................................................9

MODELO MECÂNICA DA FRATURA LINEAR ELÁSTICA...........................................9

CRITÉRIOS DE PROJETO PARA FADIGA................................................................10

DESENVOLVIMENTO................................................................................................10

DADOS DO PROJETO....................................................................................11

DADOS DA TENSÃO DO EIXO.......................................................................11

FATOR DE TAMANHO....................................................................................12

FATO DE CARREGAMENTO..........................................................................13

FATOR DE TEMPERATURA...........................................................................14

FATOR DE CONFIABILIDADE........................................................................15

LIMITE DA TENSÃO A FADIGA EM CORPO DE PROVA................................15

NÚMERO DE CICLOS DE VIDA ESTIMADO...................................................16

RESISTÊNCIA DO MATERIAL EM BAIXO CICLO..........................................16

CÁLCULO DA CONSTANTE B...................................................................................17

CÁLCULO DA CONSTANTE A...................................................................................17

CONCLUSÃO.............................................................................................................19

BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................20..

INTRODUÇÃO

Na grande maioria dos casos, as fraturas de peças por fadiga acontecem devido a grandes cargas que variam com o tempo. Outro fator que acarreta em fraturas, são as imperfeições ou trincas que são adquiridas durante o processo de fabricação do material. Muitas dessas falhas ocorrem, geralmente em níveis de tensão significativamente inferiores aos dados da resistência ao escoamento do material.

Designa-se por fadiga o fenômeno da rotura progressiva dos materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação (Branco, 1999), ou ainda, uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes em pontes, aeronaves, e componentes de máquinas (Callister, 1999). Sendo assim, é de suma importância o conhecimento de falhas por fadiga.

Do número total de falhas, as provocadas por fadiga perfazem de 50% a 90%, sendo na maioria das vezes falhas que ocorrem de forma inesperada, repentinamente, portanto bastante perigosas. A fadiga é uma redução gradual da capacidade de carga do componente, pela ruptura lenta do material, consequência do avanço quase infinitesimal das fissuras que se formam no seu interior. Este crescimento ocorre para cada flutuação do estado de tensões. As cargas variáveis, sejam cíclicas ou não, fazem com que, ao menos em alguns pontos, tenhamos deformações plásticas também variáveis com o tempo. Estas deformações levam o material a uma deterioração progressiva, dando origem à trinca, a qual cresce até atingir um tamanho crítico, suficiente para a ruptura final, em geral brusca, apresentando características macroscópicas de uma fratura frágil. Este Capítulo apresenta uma introdução do problema da falha por fadiga, destacando os principais pontos, como os mecanismos metalúrgicos envolvidos e o comportamento mecânico do material. São ainda discutidos os diferentes enfoques existentes para atacar o problema, na busca de uma solução.

A grande maioria das estruturas de engenharia está sujeita a cargas que são de um modo geral variáveis no tempo, embora muitas vezes sejamos levados a crer que o carregamento seja estático, em uma primeira observação. Uma falha por fadiga ocorre dentro de uma gama bastante ampla de ciclos de carga, desde valores da ordem de 10 ciclos até mais de 107, 108 ciclos. É lógico que o número de ciclos que o componente resiste depende do nível da solicitação, pois com uma maior carga dinâmica temos uma vida baixa, sensivelmente reduzida quando comparada com uma situação onde a solicitação cíclica é menor, o que leva a uma maior vida. Como situações práticas do número de ciclos esperados ao longo da vida do componente os exemplos que seguem são ilustrativos. Em trabalho, os eixos podem ser submetidos a esforços de flexão, tração, compressão ou torção, que podem atuar isoladamente ou de maneira combinada (RAOTOLE; SADAPHALE; CHAUDHARI, 2013). Assim, e esperado que esses esforços atuem de forma combinada, levando o projetista a ter de considerar a resistência a fadiga e as cargas estáticas como parâmetros importantes no desenvolvimento do projeto, uma vez que o eixo pode ser submetido a tensões estáticas, reversíveis e repetidas, as quais normalmente atuam de forma simultânea e podem vir a provocar a falha do eixo e até mesmo de todo o sistema (CORDEIRO, 2012).

Nos cálculos, faremos um teste de fadiga em um Eixo Aço de 20 mm de diâmetro, SAE 1020 em temperatura ambiente com força axial.

- FADIGA

Normalmente, quando uma máquina é projetada, sua função exigirá que as peças sofram com impactos e vibrações, além de outros fatores, tais como: temperaturas elevadas. Ainda durante o projeto cálculos são feitos a fim de garantir que