Tema 1 - Introdução a Fratura Dos Materiais Exercicios

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O modelo de uma placa elástica de largura w e espessura t foi proposto por Irwin para o estudo das tensões em
torno de uma trinca aguda de comprimento 2c, conforme apresentada na imagem a seguir. Considere a tensão
nominal igual a .
A partir de seu modelo, Irwin desenvolveu expressões matemáticas para a determinação de tensões em um
ponto próximo a trinca, em função da suas coordenadas polares. As equações propostas por Irwin para a
determinação das tensões são:
σ
Diretamente proporcional ao comprimento da trinca,  inversamente proporcional ao posicionamento do
ponto r, diretamente proporcional à tensão nominal e de uma função do ângulo .θ
Inversamente proporcional ao comprimento da trinca,  inversamente proporcional  ao posicionamento
do ponto r, diretamente proporcional à tensão nominal e de uma função do ângulo .θ
Inversamente proporcional ao quadrado comprimento da trinca,  inversamente proporcional  ao
quadrado do posicionamento do ponto r, diretamente proporcional à  tensão nominal e de uma função
do ângulo .θ
Diretamente proporcional ao quadrado do comprimento da trinca,  inversamente proporcional ao
quadrado do posicionamento do ponto r, diretamente proporcional à tensão nominal e de uma função
do ângulo .θ
Inversamente proporcional ao quadrado do comprimento da trinca,  diretamente proporcional ao
quadrado do posicionamento do ponto r, diretamente proporcional  à tensão nominal e de uma função
do ângulo .θ
Resposta correta
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Gabarito Comentado
As tensões nas proximidades de uma trinca são determinadas pelas expressões a seguir:
Questão 1 de 10
Corretas �8�
Incorretas �2�
Em branco �0�
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
Exercicio Introdução a Fratura Dos Materiais Sair
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A
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C
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Em que c é metade do comprimento da trinca elíptica aguda, r a distância do ponto à frente da trinca, σ  a
tensão nominal e θ  uma das coordenadas polares do ponto. É possível inferir que a tensão depende
diretamente da tensão nominal, de uma função de θ , diretamente do quadrado do comprimento da trinca e
inversamente proporcional ao quadrado da distância.
σX = σ ⋅ ( )
2
⋅ COS ( ) ⋅ (1 − sen( ) ⋅ sen( ))σy = σ ⋅ ( )
2
⋅ COS ( ) ⋅ (1 + sen( ) ⋅ sen( )) τXy = σ ⋅ (C2r
θ
2
θ
2
3θ
2
C
2r
θ
2
θ
2
3θ
2
C
2r
2 Marcar para revisão
O fator de concentração de tensões �K� é um aspecto relevante no dimensionamento de projetos mecânicos. A
respeito desse assunto, são feitas as seguintes afirmativas:
I � O fator K é um número adimensional menor que um, visto que é definido pela razão entre a tensão nominal e
a tensão máxima.
II � A concentração de tensões se torna mais relevante quanto menos bruscas forem as mudanças de seção
reta da peça considerada.
III � O fator de concentração K independe do material do componente, mas sim da geometria da peça e do tipo
de descontinuidade presente.
São corretas:
Apenas a afirmativa I.
Apenas a afirmativa II.
Apenas a afirmativa III.
Apenas a afirmativa I e II.
Apenas a afirmativa II e III.
Resposta correta
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Gabarito Comentado
O fator de concentração de tensões �K� é definido como a razão entre a tensão máxima e a tensão
nominal, o que faz dele um número adimensional maior que um, contrariando a afirmativa I. Em relação à
afirmativa II, é importante esclarecer que a concentração de tensões é mais severa em peças com
mudanças bruscas de seção, como nos "cantos vivos", ou seja, variações com um ângulo de 90°. Por fim, a
afirmativa III está correta, pois o fator K realmente não depende do material do componente, mas sim da
geometria da peça e do tipo de descontinuidade presente. Portanto, a alternativa correta é a C, que afirma
que apenas a afirmativa III está correta.
3 Marcar para revisão
O efeito de entalhes é distinto para materiais frágeis e dúcteis. A seguir, tem-se a representação das linhas de
ação em uma peça com trinca superficial sujeita a um esforço uniaxial de tração.
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A
B
C
D
E
A
B
C
Analisando a imagem anterior, é possível afirmar que:
Trata-se de um material frágil, uma vez que a ponta da trinca na imagem à direita apresenta
deformação plástica apreciável diminuindo-se, assim, o efeito do concentrador.
Trata-se de um material dúctil, uma vez que a ponta da trinca na imagem à direita apresenta
deformação plástica apreciável diminuindo-se, assim, o efeito do concentrador.
Trata-se de um material dúctil, uma vez que a ponta da trinca na imagem à direita apresenta
deformação plástica apreciável aumentando-se, assim, o efeito do concentrador.
Trata-se de um material frágil, uma vez que a ponta da trinca na imagem à direita apresenta
deformação plástica apreciável aumentando-se, assim, o efeito do concentrador.
Não é possível afirmar sobre o comportamento frágil ou dúctil do material, uma vez que a variação da
concentração de linhas de força na ponta da trinca decorre de deformação elástica.
Resposta correta
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Gabarito Comentado
Materiais frágeis e dúcteis apresentam comportamento distintos, em relação à plastificação. Materiais
dúcteis apresentam uma plastificação, à frente da trinca, o que diminui o efeito do concentrador de
tensões. No caso de materiais frágeis, essa deformação plástica não é apreciável.
4 Marcar para revisão
Descontinuidades geométricas ou defeitos como trincas são concentradores de tensões que podem levar a
falhas catastróficas de componentes ou estruturas. A respeito do fator de concentradores de tensões, são
feitas as seguintes afirmativas.
I � Nas descontinuidades mais frequentes na engenharia, os valores dos fatores de concentração são inferiores
a dois, ou seja, a tensão máxima é até duas vezes a tensão nominal;
II � Os fatores de concentração são valores adimensionais que dependem do tipo de material e da
descontinuidade geométrica presente na peça;
III � Para reduções de seções em peças planas e retangulares o maior fator de concentração ocorre para
arestas de 90o , popularmente conhecidos como "cantos vivos".
São corretas:
Apenas a afirmativa I.
Apenas a afirmativa II.
Apenas a afirmativa III.
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D
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A
B
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D
E
Apenas as afirmativas I e II.
Apenas as afirmativas I e III.
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A afirmativa III é a única correta. Ela afirma que, para reduções de seções em peças planas e retangulares,
o maior fator de concentração ocorre para arestas de 90°, conhecidos como "cantos vivos". Isso ocorre
porque a mudança abrupta de direção aumenta a concentração de tensões. Em contrapartida, as
afirmativas I e II estão incorretas. A afirmativa I está errada porque, na engenharia, uma descontinuidade
comum é o furo circular, onde o fator de concentração de tensões é igual a três, e não inferior a dois. A
afirmativa II também está errada, pois o fator de concentração de tensões é um valor adimensional quenão
depende do tipo de material, mas sim da geometria da peça e da descontinuidade presente.
5 Marcar para revisão
O modelo desenvolvido por Irwin para a determinação de tensões nas proximidades da trinca apresenta várias
expressões para a determinação de tensões em pontos próximos à frente da trinca. Uma dessas equações está
mostrada abaixo:
Supondo o ponto sobre o eixo x, ou seja, θ  � 0° e o afastamento r igual a um terço do comprimento c,
determine, teoricamente, a tensão nesse ponto, em função da tensão nominal.
σx = σ ⋅ ( )
2
⋅ cos( ) ⋅ (1 − sen( ) ⋅ sen( ))c
2r
θ
2
θ
2
3θ
2
σx = 1, 5σ
σx = 1, 75σ
σx = 2, 0σ
σx = 2, 25σ
σx = 2, 5σ
Resposta correta
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Gabarito Comentado
Considerando as premissas do modelo de Irwin e os valores apresentados, a expressão para a tensão
ficará:
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A
B
C
D
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6 Marcar para revisão
�Prova: FBR � NUCLEP � Engenheiro � Área Ensaio de Materiais, Soldagem e Tratamento Térmico � 2014�. As
fraturas podem receber classificações distintas. A fratura frágil nos materiais metálicos:
Sempre ocorre com pouca ou nenhuma deformação plástica.
Sempre ocorre pelo mecanismo de clivagem.
Sempre ocorre em baixas temperaturas.
Apresenta uma superfície de fratura contendo estrias, quando observada ao microscópio eletrônico
de varredura.
Ocorre no plano de atuação da máxima tensão cisalhante.
Resposta correta
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Gabarito Comentado
A fratura frágil é caracterizada pela baixa absorção de energia e pouca ou nenhuma deformação plástica.
Embora possa ocorrer pelos mecanismos de clivagem ou decoesão dos grãos, não é correto afirmar que
sempre ocorre por esses mecanismos. Da mesma forma, a fratura frágil pode ocorrer tanto em altas quanto
em baixas temperaturas, tornando a afirmação de que sempre ocorre em baixas temperaturas imprecisa.
As estrias, por outro lado, são características da fratura por fadiga, não da fratura frágil. Portanto, a
alternativa correta é a A, que afirma que a fratura frágil sempre ocorre com pouca ou nenhuma deformação
plástica.
7 Marcar para revisão
(Ano: 2011 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: CESGRANRIO � 2011 � Petrobras � Engenheiro de
Equipamento Júnior � Inspeção - adaptada). A classificação entre fratura frágil e dúctil baseia-se na habilidade
do material em apresentar deformação plástica substancial, com grande absorção de energia antes da fratura.
Sobre os aspectos macroscópicos e microscópicos dessas fraturas, são feitas as seguintes afirmativas:
I � A fratura dúctil está relacionada à propagação de trincas e apresenta superfície sem grandes deformações
plásticas aparentes, ao contrário da fratura frágil, que apresenta superfície característica em forma de taça e
cone.
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A
B
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D
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II � A fractografia de fraturas dúcteis, analisadas por exame microscópico eletrônico de varredura �MEV�, é
possível a observação de micro cavidades esféricas remanescentes.
III � A fratura frágil intergranular ocorre por decoesão dos grãos e apresenta fractografia típica com o aspecto
tridimensional dos grãos.
Está correto APENAS o que se afirma em:
I.
II.
III.
I e II.
II e III.
Resposta correta
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Gabarito Comentado
A fratura dúctil de um material ocorre com grande absorção de energia, acompanhada de deformação
plástica (permanente) apreciável. O ensaio de tração de material dúctil apresenta o corpo de prova
fraturado com o aspecto de um copo e de uma taça, de onde vem a denominação da fratura. A
visualização da fratura dúctil, por meio de MEV, possibilita a percepção dos dimples (micro cavidades). De
forma oposta, com baixas absorção de energia e deformação plástica, ocorre a fratura frágil. Dois
fenômenos podem acontecer, o de clivagem que é a separação de planos cristalinos ou o de descolamento
de grãos (decoesão). Nessa última, a fractografia apresenta o aspecto tridimensional dos grãos. Portanto,
as afirmativas II e III estão corretas, pois descrevem corretamente os aspectos das fraturas dúcteis e
frágeis, respectivamente.
8 Marcar para revisão
As falhas por fratura constituem uma preocupação constante dos engenheiros projetistas. Os principais
mecanismos de fratura são os das fraturas frágil e dúctil. Em linhas gerais, as duas fraturas são diferentes no
aspecto de absorção de energia até a falha e quanto a deformação plástica associada. Na imagem, a seguir,
duas fraturas são apresentadas esquematicamente.
Sobre as fraturas que ocorrem em (a) e (b), são feitas as seguintes afirmativas.
I � As duas fraturas são típicas de materiais com baixa ductilidade, sendo a imagem (a) relacionada ao ensaio
de tração e, a imagem (b), ao de torção;
II � A fratura apresentada na imagem (a) relaciona-se com materiais que apresentam alta ductilidade, como
ouro e cobre;
III � A fratura identificada em (b) é típica da fratura dúctil, em que a fase final ocorre num plano de
aproximadamente 45°.
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A
B
C
D
E
A
B
C
São corretas:
Apenas a afirmativa I.
Apenas a afirmativa II.
Apenas a afirmativa III.
Apenas a afirmativa I e II.
Apenas a afirmativa II e III.
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
As imagens apresentam fraturas tipicamente dúcteis, sendo que a imagem (a) ocorre para matérias
extremamente dúcteis, como o ouro e o cobre. Ambas estão associadas a corpos de prova ensaiados em
tração. Na imagem (b), existem três regiões: fibrosa, radial  e cisalhada. A última, a cisalhada, ocorre em
uma plano de aproximadamente 45°, em relação ao eixo de aplicação da carga uniaxial do ensaio.
9 Marcar para revisão
Considere um componente mecânico, na forma de uma barra cilíndrica de diâmetro d igual a 4,5 mm, com um
furo passante de diâmetro a de 1 mm. O gráfico a seguir, apresenta o fator de concentração de tensões para
barras circulares com furos passantes, submetidas à flexão.
Supondo que o componente mecânico esteja sob flexão, o fator de concentração associado é igual a:
1,8.
2,0.
2,2.
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D
E
A
B
C
D
E
2,4.
3,0.
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Os valores apresentados são a � 1mm e d � 4,5 mm. A partir da curva apresentada, é possível inferir que o
fator de concentração de tensões K depende da razão entre a e d. Determinando  =  �0,22  e, a partir
do gráfico para esse valor, o fator de concentração correspondente é de 2,0.
a
d
1
4,5
10 Marcar para revisão
As falhas por fraturas são muito comuns na engenharia. A respeito da fractografia, são feitas as seguintes
afirmativas:
I � A superfície de fraturas frágeis que ocorrem pelo fenômeno da clivagem tem o aspecto tridimensional dos
grãos;
II � A superfície de uma fratura dúctil apresenta dimples como característica, devido ao coalescimento de micro
vazios como uma das etapas da fratura dúctil;
III � A fractografia das fraturas decorrentes do fenômeno de fadiga apresenta como característica principal a
presença de "marcas de rio", visualizadas em microscopia eletrônica.
São corretas:
Apenasa afirmativa I.
Apenas a afirmativa II.
Apenas a afirmativa III.
Apenas as afirmativas I e II.
Apenas as afirmativas II e III.
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra B. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A fractografia é o estudo das superfícies de fraturas que podem ocorrer de maneira frágil ou dúctil. A
fratura frágil apresenta dois mecanismos: clivagem e decoesão de grãos. A superfície de fratura frágil por
decoesão dos grãos apresenta o aspecto tridimensional do grão. No entanto, a afirmativa I está incorreta,
pois a superfície de fraturas frágeis que ocorrem pelo fenômeno da clivagem não apresenta o aspecto
tridimensional dos grãos. A afirmativa II está correta, pois é característico da fractografia de fraturas
dúcteis a presença de micro cavidades (que surgem durante a fratura dúctil) ou dimples. A afirmativa III
29/03/2024, 13:52 estacio.saladeavaliacoes.com.br/exercicio/6604afc6139d33d914514035/gabarito/
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está incorreta, pois as marcas de praia, e não "marcas de rio", são características de fraturas por fadiga.
Portanto, apenas a afirmativa II está correta.