Exercicio 5 - Fadiga dos Materiais

Prévia do material em texto

Exercício por
Temas
 avalie sua aprendizagem
(Marinha/2017- Adaptada). Quando um metal é submetido a solicitações mecânicas alternadas ou cíclicas pode
ocorrer, em muitos casos, um tipo de fratura denominado fratura por fadiga. Sobre essa fratura, é são feitas as
seguintes a�rmações:
 
I. O mecanismo de fratura sob fadiga pode, no início do processo, estar associado com concentração de tensões nos
locais de entalhes ou pites formados pelo meio corrosivo
II. O aparecimento de profundas escavações no material oriundas da corrosão é característico da corrosão sob
fadiga.
III. A corrosão sob fadiga não é in�uenciada pela frequência das vibrações mecânicas, ao contrário do
comportamento em fadiga.
 
Quais estão corretas?
METALOGRAFIA E FADIGA
Lupa  
 
ARA0952_202302199501_TEMAS
Aluno: RODOLFO DA SILVA ALVES Matr.: 202302199501
Disc.: METALOGRAFIA FAD  2023.2 SEMI (G) / EX
Prezado (a) Aluno(a),
Você fará agora seu EXERCÍCIO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para sua avaliação. O
mesmo será composto de questões de múltipla escolha.
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da mesma. Aproveite para se
familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
03669 - FADIGA DOS MATERIAIS
 
1.
Apenas I e II.
Apenas I.
Apenas II.
Apenas III.
Apenas I e III.
Data Resp.: 18/10/2023 14:10:40
Explicação:
A fratura sob fadiga apresenta três estágios. No primeiro, ocorre a nucleação da trinca na superfície do
componente sob carregamento cíclico. Já o segundo estágio, é caracterizado pelo crescimento da trinca até uma
javascript:voltar();
javascript:voltar();
javascript:voltar();
javascript:voltar();
javascript:diminui();
javascript:diminui();
javascript:aumenta();
javascript:aumenta();
VUNESP/2013 - Adaptada). No tocante às �loso�as de projeto à fadiga aplicadas nos desenvolvimentos de
componentes ou sistemas estruturais aeronáuticos, pode-se a�rmar que:
A �gura apresenta duas curvas tensão versus número de ciclos (ou curva de Wöhler). Na primeira, existe um
patamar horizontal a partir de 10.000 ciclos. É o limite de resistência à fadiga. No segundo grá�co esse limite não é
de�nido.
Fonte: GARCIA, A., SPIM, J.A., DOS SANTOS, C.A. Ensaios dos Materiais. 2a ed. RJ, LTC, 2017, p. 223.
As curvas apresentadas estão mais bem relacionadas com que �loso�as de projeto, respectivamente:
valor tal que ocorre a falha por fadiga, catastro�camente. Ademais, o ambiente corrosivo contribui, por exemplo,
no aumento da taxa de crescimento da trinca. O acabamento super�cial e a ausência de concentradores de
tensões são bené�cos para o não aparecimento das trincas. Na corrosão sob fadiga, surgem escavações
profundas. A frequência / o período são grandezas inversamente proporcionais e in�uenciam a corrosão por
fadiga. Para pequenas frequências (grandes períodos), a trinca �ca aberta (por ação das tensões trativas) por
mais tempo e, portanto, maior a exposição ao meio corrosivo.
 
2.
Na �loso�a de projeto de vida in�nita, utiliza-se a curva de Wöhler em que se estipula um valor para o número
de ciclos e determina-se a tensão máxima a que o componente pode ser solicitado, sem a ocorrência de
fratura por fadiga.
Na �loso�a de projeto, denominada seguro contra falhas (fail safe), um componente ou sistema estrutural é
projetado com o objetivo de não desenvolver trincas durante um período determinado.
Na �loso�a de projeto, denominada vida segura (safe life), um componente ou sistema estrutural é projetado
para ser capaz de resistir ao carregamento esperado em serviço, mesmo que ocorra falha em um dos seus
componentes.
No projeto tolerante ao dano, deve se obter um plano de inspeção e manutenção de cada componente ou
sistema estrutural.
Na �loso�a de projeto de vida �nita, utiliza-se a curva de Wöhler com um patamar horizontal que indica o
valor máximo para tensão a que o componente pode ser solicitado, sem sofrer fadiga.
Data Resp.: 18/10/2023 14:12:15
Explicação:
As �loso�as de projeto para componentes susceptíveis à fadiga são: de vida in�nita, de vida �nita, para falha em
segurança (fail safe) e com tolerância ao dano. A �loso�a de vida in�nita baseia-se na atuação de uma tensão
menor que o limite de resistência à fadiga para que, independentemente do número de ciclos, não ocorra a falha
por fadiga. Na vida �nita, estipula-se um número de ciclos. A �loso�a fail safe foi desenvolvida para a indústria
aeronáutica e considera a possibilidade de ocorrência de trincas de fadiga . A �loso�a de tolerância ao dano é um
re�namento da fail safe em que se considera a existência de uma trinca e não cresça acima de um valor crítico,
evitando-se a falha por fadiga. Há a necessidade de manutenções periódicas.
 
3.
Finita e fail safe
Tolerante ao dano e fail safe.
(Marinha/2016) Caso um componente esteja sujeito a esforços cíclicos em um meio capaz de atacar química ou
eletroquimicamente o material exposto, veri�cam-se condições para a existência de:
Peças submetidas a carregamento cíclicos devem ser cuidadosamente dimensionadas, devido ao fenômeno da
fadiga que pode levar à falha, mesmo sob tensões menores que a determinada, como máxima, no ensaio de tração.
As �loso�as de projeto para dimensionamento de tais peças são aplicadas, por exemplo, na indústria aeronáutica
em que a utilização de bloqueadores de propagação das trincas é comum.
A �loso�a de projeto que faz uso dos bloqueadores mostrados na �gura anterior é:
In�nita e �nita
Finita e in�nita
In�nita e fail safe
Data Resp.: 18/10/2023 14:12:58
Explicação:
As curvas apresentadas são denominadas de S-N ou de Wöhler e são respostas ao ensaio de fadiga. A primeira
das curvas é típica de materiais com vida in�nita para fadiga, posto que apresenta um limite de resistência à
fadiga. A segunda curva apresenta um comportamento decrescente, não possuindo um limite. Nessa classe de
materiais de�ne-se um número de ciclos para a vida �nita e determina-se a tensão máxima possível
 
4.
Fragilização pelo hidrogênio.
Corrosão sob fadiga.
Fendimento por álcali.
Corrosão sob tensão.
Corrosão sob atrito.
Data Resp.: 18/10/2023 14:13:45
Explicação:
Uma das classes de corrosão é aquela que é acompanhada de solicitações mecânicas, dentre as quais podem ser
citadas a corrosão sob tensão e a corrosão sob fadiga. Nessa última, dois aspectos devem estar presentes: o
meio corrosivo e o carregamento cíclico do componente.
 
5.
Vida �nita
Fail Safe
Wöhler
Vida in�nita
Tolerância ao dano
Data Resp.: 18/10/2023 14:14:47
Explicação:
A curva de Wöhler (tensão versus número de ciclos) é o grá�co resposta para o ensaio de fadiga. Matematicamente,
o eixo dos ciclos é apresentado em logaritmo na base 10. Assim, o valor 3 representa 103 ciclos. Suponha, por
exemplo, uma mola hipotética de suspensão de um automóvel, cuja vida é estimada em 100.000 ciclos. A seguir,
tem-se a curva do ensaio de fadiga para essa mola.
A �loso�a de projeto aplicada a essa mola é a de:
(Aeronáutica/2015 -   Adaptada). Os engenheiros são especializados em realizar as análises de causa de falhas,
podendo utilizar diferentes formas e sistemas para detectar as avarias, entretanto a maneira mais prática para os
gestores e engenheiros de manutenção e con�abilidade é classi�car as falhas por sobrecarga, fadiga, corrosão
in�uenciada fadiga, corrosão e desgaste. Sobre a fadiga são feitas as seguintes a�rmativas:
 
I - Corrosão: o próprio uso inadequado da ferramenta, componente ou equipamento pode acarretar um desgaste
precoce nas peças.
As principais �loso�as de dimensionamento de peças susceptíveis ao fenômeno da fadiga são: de vida in�nita, de
vida �nita, para falha em segurança e com tolerância ao dano. Em linhas gerais, a de vida in�nita baseia-se na
atuação de uma tensão menor que o limite de resistência à fadiga para que, independentemente do número de
ciclos, ele não falhe por fadiga. Na vida �nita, estipula-se um número de ciclos (vida da peça). Essas duas
�loso�as utilizam as curvas deWöhler.  Na �loso�a para falha em segurança ou fail safe, considera que a peça
possui uma trinca inicial e são aplicados bloqueadores da propagação das trincas. A �loso�a de tolerância ao
dano é um re�namento da �loso�a anterior.
 
6.
Tolerância ao dano
Wöhler
Vida �nita
Fail Safe
Vida in�nita
Data Resp.: 18/10/2023 14:15:42
Explicação:
A curva tensão versus deformação apresentada não indica um limite de resistência à fadiga (patamar
horizontal). A partir das informações apresentadas no enunciado da questão, a vida em fadiga para o
componente (mola de suspensão) é de�nida como 100.000 (105) ciclos, ou seja, uma vida �nita.
 
7.
II - Fadiga: cargas �utuantes no decorrer de um período de tempo relativamente prolongado provocam este tipo de
falha e, normalmente, deixam sinais de fadiga no metal.
III - Fadiga in�uenciada por corrosão: a corrosão reduz substancialmente a resistência à fadiga da maioria dos
metais e, eventualmente, provoca falha em cargas relativamente leves.
São corretas:
(Petrobras/2011 -  Adaptada). Apesar da relação direta com os metais, o fenômeno da corrosão ocorre, também,
com outros materiais como concreto e polímeros orgânicos. Sobre corrosão, considere as a�rmativas a seguir.
I - A água do mar é considerada um meio corrosivo, e o solo é considerado um meio inerte, não corrosivo.
II -  É possível que camadas super�ciais (nitretação) em aços  funcionem como proteção à oxidação do metal.
III - A proteção catódica é uma escolha adequada para revestir superfícies metálicas passíveis de corrosão.
 
Está correto APENAS o que se a�rma em:
(UFMG/2019 -   Adaptada). A proteção catódica é muito utilizada na proteção contra a corrosão de instalações
metálicas enterradas, submersas ou em contato com eletrólitos. Considere as seguintes a�rmações acerca desse
método de proteção:
 
I - Na proteção catódica galvânica, são utilizados metais de sacrifício, que agem como ânodo no sistema, impedindo
a corrosão do cátodo.
Apenas as a�rmativas II e III.
Apenas a a�rmativa I
Apenas a a�rmativa III
Apenas as a�rmativas I e II
Apenas a a�rmativa II
Data Resp.: 18/10/2023 14:17:04
Explicação:
O uso inadequado de uma ferramenta pode vir a dani�cá-la, porém não é devido à corrosão. Componentes sob
solicitações mecânicas cíclicas podem levar um componente a falhar por fadiga, a um nível de tensão bem
inferior ao seu limite de resistência estático. Um tipo de corrosão associada a solicitações mecânicas é a
corrosão sob fadiga que reduz substancialmente a resistência à fadiga da maioria dos metais.
 
8.
II e III
I
III
I e II
II
Data Resp.: 18/10/2023 14:18:58
Explicação:
A água do mar, a água doce e o solo são exemplos de meios corrosivos. Tubulações enterradas no solo devem ser
protegidas contra a corrosão.  Em regra, as camadas formadas no componente  tratado termo quimicamente
(nitretação, por exemplo) aumentam a resistência à oxidação. A proteção catódica é uma técnica utilizada para a
prevenção da corrosão em superfícies metálicas.
 
9.
II - A proteção catódica consegue proteger as instalações metálicas da corrosão mesmo sem nenhum tipo de
revestimento.
III - Os ânodos galvânicos normalmente utilizados na proteção catódica são metais como Cr, Au e Pt.
Estão CORRETAS as a�rmativas:
A corrosão sob fadiga é uma forma de degradação que pode levar a falhas catastró�cas em muitos sistemas. A
etapa inicial é a nucleação de trincas super�ciais que tem a segunda fase, crescimento da trinca, acelerada por
conta do meio corrosivo, sendo uma  preocupação para o engenheiro. A respeito desse tipo de corrosão, associada
a esforços mecânicos cíclicos, são feitas as seguintes a�rmações.
 
I -   Uma forma usual de proteção contra a corrosão de peças sob carregamentos cíclicos é o revestimento com
películas não metálicas com pó de zinco (cromato de zinco);
II -  A formação de camada super�ciais por meio de  tratamentos termoquímicos, como o de nitretação em aços que
aumenta, simultaneamente, a resistência das peças em relação à corrosão e à fadiga;
III -  No projeto, pequenas alterações podem auxiliar na proteção da peça. A utilização de concentradores de
tensões inibe a nucleação de trincas em outros locais da superfície da peça, diminuindo a probabilidade de falha por
corrosão sob fadiga.
Estão CORRETAS as a�rmativas:
I e III, apenas.
III, apenas
I, apenas
II e III, apenas.
I e II, apenas.
Data Resp.: 18/10/2023 14:19:30
Explicação:
Em linhas gerais, a proteção catódica galvânica, é uma forma de proteger um metal contra a corrosão utilizando
outro metal mais suscetível à corrosão. O metal utilizado na proteção é denominado anodo de sacrifício. Por
exemplo, em navios, pequenos pedaços de zinco (anodo de sacrifício) são presos ao caso do navio evitando a sua
corrosão pela água do mar. Quando os anodos estão muito consumidos, são substituídos. Metais muito
utilizados são zinco e magnésio.
 
10.
II, apenas.
I e II, apenas
III, apenas.
II e III, apenas
I, apenas.
Data Resp.: 18/10/2023 14:20:53
Explicação:
O fenômeno de corrosão associado à fadiga é uma preocupação do projetista. Existem algumas técnicas para
proteger o componente ou sistema nessa condição (meio corrosivo e carregamento cíclico). É possível aumentar
a resistência à fadiga e à oxidação de peças, com o tratamento termoquímico de nitretação.  Outras técnicas para
a prevenção da corrosão sob fadiga são: a aplicação de revestimentos metálicos super�ciais (zinco , estanho,
chumbo, cobre e prata) e a utilização de revestimentos orgânicos contendo pigmentos inibidores (cromato de
zinco). Outra técnica utilizada para a atenuação da corrosão sob fadiga é a introdução de tensões residuais de
compressão na superfície da peça. Pequenas alterações no projeto onde são evitados concentradores de tensões
como é o caso de chavetas na superfície, cantos com ângulos retos, etc. podem retardar a nucleação de trincas
super�ciais.
    Não Respondida      Não Gravada     Gravada
Exercício por Temas inciado em 18/10/2023 14:09:18.