AULA 06 - Critérios sob Fadiga

Prévia do material em texto

Engenharia Mecânica
1º semestre de 2022
PROJETO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS I
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ TENSÃO ADMISSÍVEL A FADIGA
Se = ka kb kc kd ke kf S’e
Se = Csuperfície Ctamanho Ccarregamento Ctemperatura Cconfiabilidade Centalhe S’e
ONDE:
▪ Se = limite de resistência a fadiga;
▪ ka (Csuperfície) = fator de modificação de condição de superfície;
▪ kb (Ctamanho) = fator de modificação de tamanho;
▪ kc (Ccarregamento) = fator de modificação de carga;
▪ kd (Ctemperatura) = fator de modificação de temperatura;
▪ ke (Cconfiabilidade) = fator de confiabilidade;
▪ kf (Centalhe) = fator de concentração de tensão para fadiga;
▪ S’e = limite de resistência do corpo de prova em ensaio rotativo
(k=∞).
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ Ka (Csuperfície) - FATOR DE MODIFICAÇÃO 
DE CONDIÇÃO DE SUPERFÍCIE
✓ Esses fatores de superfície foram
desenvolvidos para aços e somente
devem ser aplicados para ligas de
alumínio e outros metais dúcteis
tomando-se o cuidado de que em
aplicações críticas sejam realizados
ensaios, com as peças reais, sob
condições reais de carregamento.
✓ Aos ferros fundidos pode-se atribuir um
Csuperf = 1, já que suas descontinuidades
internas diminuem os efeitos de uma
superfície rugosa.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kb (Ctamanho) - FATOR DE MODIFICAÇÃO DE 
TAMANHO
✓ Peças maiores falham sob tensões
menores, devido à maior probabilidade
de um defeito estar presente na área sob
tensão;
✓ Para tamanhos maiores: Ctamanho = 0,6;
✓ Os dados experimentais coletados nos
ensaios, nos quais essas equações se
baseiam, foram obtidos a partir de peças
de aço.
MODO ROTATIVO
MODO NÃO ROTATIVO
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kc (Ccarregamento) - FATOR DE MODIFICAÇÃO 
DE CARGA
✓ Quando ensaios de fadiga são realizados
com flexão rotativa, carregamento axial e
carregamento por torção.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kd (Ctemperatura) = FATOR DE MODIFICAÇÃO 
DE TEMPERATURA
✓ Corrige o efeito da temperatura do produto
em serviço;
✓ Em temperaturas muito baixas o
comportamento do material tende a ser
frágil;
✓ Em temperaturas até 350ºC há um aumento
da tenacidade à fratura;
✓ Em altas temperaturas a inflexão do limite
de fadiga na curva S-N desaparece, ou
seja, não haverá vida infinita.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ ke (Cconfiabilidade) - FATOR DE CONFIABILIDADE
✓ Percebe-se que para uma confiabilidade de 50% o fator
é igual a 1, e o fator diminui com a escolha de uma
confiabilidade maior.
✓ Por exemplo, desejando-se ter uma probabilidade de que
99,99% das amostras igualem ou superem o valor de
resistência assumido, é necessário multiplicar-se o valor da
resistência média por 0,702. Os valores tabelados
fornecem os fatores de redução da resistência, Cconf,
para alguns níveis de confiabilidade previamente
escolhidos.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
✓ Na existência de irregularidades ou descontinuidades, tais como orifícios, sulcos ou entalhes em
uma peça, aumentam as tensões teóricas significativamente nas proximidades imediatas da
descontinuidade.
▪ q = coeficiente de sensibilidade ao entalhe;
▪ kt = fator de concentração de tensão.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ q = coeficiente de sensibilidade ao entalhe
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ kf (Centalhe) - FATOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO PARA FADIGA
▪ kt = fator de concentração de tensão
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ S’e- LIMITE DE RESISTÊNCIA DO CORPO DE PROVA EM ENSAIO ROTATIVO
▪ Sut = resistência de tração mínima; ▪ S’e = limite de resistência do corpo de prova
em ensaio rotativo.
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ RESISTÊNCIA À FADIGA (Sf)
TENSÃO COMPLETAMENTE REVERSA
CRITÉRIOS SOB FADIGA
➢ EXERCÍCIO
✓ A figura mostra um eixo rotativo simplesmente apoiado em mancais de esferas em A e D e
carregado por uma força não rotativa F = 6,8 kN. Usando resistências “mínimas” da ASTM, calcule
a vida da peça.