Exercicios Mecânica da Fratura

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Exercícios Propostos: Com base nas aulas, na pesquisa extraclasse e através da leitura e
da consulta dos Capítulos 7 e 9 do livro Callister, responda as questões abaixo:
1) Por que surgiu a mecânica da fratura. O que essa ciência é capaz de relacionar e
quantificar.
A mecânica da fratura surgiu como uma disciplina científica para entender o comportamento
de materiais quando submetidos a cargas que levam à fratura. Ela se tornou uma área de
estudo importante devido à necessidade de prever e controlar falhas estruturais em
materiais e componentes, especialmente em aplicações críticas, como aeroespacial,
engenharia civil, petróleo e gás, entre outras. Essa ciência é capaz de relacionar e
quantificar vários aspectos relacionados à fratura de materiais, incluindo tenacidade à
fratura, fratura frágil, análise de trincas ou descontinuidades e avaliação da integridade
estrutural
2) Qual foi a contribuição de Alan Griffith para a Mecânica da Fratura.
Ele é conhecido por desenvolver a teoria da tenacidade à fratura, também chamada de
critério de Griffith. Sua teoria, publicada em 1920, estabeleceu a base para entender como e
por que materiais fraturam quando estão sob tensão. Griffith propôs que as falhas em
materiais ocorrem devido à propagação de trincas ou fissuras microscópicas preexistentes.
Ele introduziu a ideia de que a energia liberada durante a propagação da trinca é crucial na
determinação da tenacidade do material à fratura. Esta teoria teve um impacto significativo
na engenharia e na ciência dos materiais, fornecendo uma estrutura para avaliar a
resistência dos materiais a falhas de fratura e contribuindo para o desenvolvimento de
materiais mais seguros e confiáveis em diversas aplicações
3) Por que uma descontinuidade provoca uma magnificação na tensão
Devido a uma concentração de tensão. Isso ocorre devido às mudanças na geometria ou
nas propriedades do material na proximidade da descontinuidade, quando uma carga é
aplicada a um material com uma descontinuidade, a distribuição de tensão não é uniforme
ao longo da área afetada pela descontinuidade. Basicamente ocorre pq as linhas de tensão
estão concentradas na região que fica mais próxima a descontinuidade, ou seja, a tensão é
maior nessa região
4) Qual a fórmula que utilizamos para calcular o fator de intensidade de tensões (Kt).
5) (Exemplo Callister 9.1) Uma placa relativamente larga de vidro está sujeita a uma tensão
de tração de 20 MPa. Se a energia específica superficial e o módulo de elasticidade for de
0,3 J/m² e 69 Gpa, respectivamente, determine o comprimento máximo de uma trinca
superficial que pode ocorrer sem fraturar.
6) (Ex. Callister 9.3) Qual é a magnitude da tensão máxima que existe na ponta de uma
trinca interna contendo um raio de curvatura de 2,5.10-4 mm e um comprimento de trinca de
2,5.10-2 mm , quando uma tensão trativa de 100 MPa é aplicada.
7) (Ex. Callister 9.5) Um corpo de prova de um material cerâmico tem um módulo de
elasticidade de 300 GPa é tracionado com 800 MPa. O corpo de prova irá falhar se a trinca
interna mais severa dentro do material tem um comprimento de 0,30 mm e um uma
curvatura de raio da ponta de 5.10-4 mm. Sim ou Não..