Questionário Propriedades Mecânicas - Fadiga

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CURSO: Engenharia Metalúrgica e de Materiais
DISCIPLINA: Propriedades Mecânicas e Ensaios
GRUPO: Amanda Tavares
 Daniel Marques
 Janaina Vieira
 Renan Almeida
15 Perguntas sobre o Ensaio de Fadiga
QUESTÃO 1
O que é um ensaio de fadiga e qual é a sua importância? Faça desenhos do ensaio
RESPOSTA: 
É a forma de falha ou ruptura que ocorre nas estruturas sujeitas às forças dinâmicas e cíclicas. Nessas situações o material rompe com tensões muito inferiores à correspondente à resistência à reação (determinada para cargas estáticas). A sua importância se deve ao fato que através desse ensaio, fica fácil conhecer os possíveis defeitos e corrigi-los antes que os produtos cheguem ao mercado. Servem também, para comprovar o correto dimensionamento de produtos em relação à durabilidade esperada para eles.
QUESTÃO 2
Onde ocorre a trinca em uma peça que passou pelo ensaio de fadiga?
RESPOSTA: 
Uma ruptura por fadiga sempre é acompanhada de deformação plástica localizada. Essa localização pode acontecer num ponto de concentrações de tensões como cantos vivos, entalhes, inclusões, trincas pré – existentes, pits de corrosão, contornos de grão, contornos de macla, onde ela se inicia e, geralmente, esse início se dá na superfície do metal.
QUESTÃO 3
Do que é constituído um ensaio de fadiga e quais são os tipos de ensaios?
RESPOSTA:
Os aparelhos de ensaio de fadiga são constituídos por um sistema de aplicação de cargas, que permite simular esforços das condições reais de trabalho, e por um contador de número de ciclos. Os tipos de ensaio são: Torção, tração-compressão, flexão, flexão rotativa. O ensaio é realizado de acordo com o tipo de solicitação que se deseja aplicar.
QUESTÃO 4
Quais são os materiais submetidos a esse tipo de ensaio?
RESPOSTA:
Metais
QUESTÃO 5
Como se determina o limite de fadiga médio (estático)? 
RESPOSTA:
Limite de fadiga corresponde a uma tensão (flutuação-variação) abaixo do qual o material suporta um número de ciclos infinito, sem romper. Este pode ser determinado através de um ensaio de fadiga. Desenhar a esquemática do ensaio de fadiga.
QUESTÃO 6
Explique o processo de fadiga por corrosão e como é possível evita-lo. Dê exemplos
RESPOSTA:
Fadiga à corrosão é a ruptura que ocorre pela ação simultânea de tensões mecânicas cíclicas e ataque químico. Ambientes corrosivos produzem uma influência significativa na diminuição da resistência a fadiga. Algumas medidas para reduzir a taxa da corrosão são; a especificação de materiais mais resistentes à corrosão, a aplicação de camadas superficiais protetoras e a diminuição da intensidade corrosiva do meio ambiente.
Exemplos de materiais sujeitos a corrosão-fadiga são caldeiras, componentes de turbinas, motores e bombas, cabos de aço submarinos, tubulações transportadoras de líquidos corrosivos ou qualquer equipamento sujeito a exposição de líquidos corrosivos, como água de mar, águas não muito puras e outros fluidos corrosivos.
QUESTÃO 7
Quais são os fatores que influenciam na resistência da fadiga?	
RESPOSTA:
Existem vários fatores que influenciam na resistência da fadiga, com, por exemplo, uma superfície mal acabada contém irregularidades que, como se fossem um entalhe, aumentam a concentração de tensões, resultando em tensões residuais que tendem a diminuir a resistência à fadiga. Essas irregularidades podem ser macroscópicas (cantos vivos, ângulos retos, má usinagem, pite de corrosão, solda) ou microscópicas (inclusões, poros, microtrincas)
Defeitos superficiais causados por polimento (queima superficial de carbono nos aços, recozimento superficial, trincas etc.) também diminuem a resistência à fadiga.
Tratamentos superficiais (cromeação, niquelação etc.) diminuem a resistência à fadiga, por introduzirem grandes mudanças nas tensões residuais, além de conferirem porosidade ao metal. 
QUESTÃO 8
Qual a importância da curva σ-N? Comente os efeitos da tensão cíclica (alternante) e das tensões médias não nulas na vida de fadiga.
RESPOSTA:
A curva de tensão alternante aplicada no corpo de prova contra vida (medida em número de ciclos) permite fazer estimativas de vida (em ciclos) para diferentes níveis de tensão cíclica. O processo de nucleação é influenciado por heterogeneidades do material o que causa uma dispersão dos resultados nos cálculos de vida, por isso vários corpos de provas são ensaiados em um único nível de carga podendo ser bastante trabalhoso. Para níveis mais altos de carga há uma menor dispersão de resultados devido a uma plastificação mais generalizada que homogeniza o material.
Esta curva tem como característica o fato que quanto menor a amplitude das tensões alternantes , maior é a vida à fadiga. Quando uma tensão média, não nula, atua sobreposta a uma tensão alternante, a resistência à fadiga do material fica bastante prejudicada, em especial no caso em que as tensões médias são de tração. Em geral este efeito é representado pro meio de diagramas onde a tensão média aplicada é um parâmetro, ou então uma variável.
QUESTÃO 9
Como ocorre a nucleação de trincas em materiais dúcteis?
RESPOSTA:
No caso de materiais dúcteis, a nucleação de fissuras ocorre pela formação de planos de deslizamento, provenientes da deformação plástica no grão mais desfavoravelmente orientado. Estes planos surgem já nos primeiros carregamentos, e novos vão se formando com o decorrer do tempo para acomodar as deformações plásticas. No regime de alto número de ciclos para a falha, a deformação elástica é predominante, sendo a nucleação de trincas um fenômeno muito raro, ocorrendo em zonas bastante localizadas.
QUESTÃO 10
Qual o comportamento da tensão e deformação durante o transiente cíclico em um material com encruamento?
RESPOSTAS: Intrusão e extrusão.
Com a aplicação de tensões, ou deformações cíclicas, ocorrem pequenas deformações plásticas, embora quase imperceptíveis. Apesar de bastante reduzidas, com o carregamento sucessivo elas levam a um rearranjo na estrutura cristalina e a consequentes alterações nas propriedades mecânicas.
QUESTÃO 11
Discuta os tipos de projeto para Fadiga
RESPOSTAS: 
Os tipos de projeto para fadiga são:
Vida infinita: Tensões atuam suficientemente abaixo da tensão limite de fadiga: 
Falha em segurança: Considera a possibilidade de ocorrência de trincas não a levem ao colapso antes de serem detectadas; e
Tolerância ao dano: Parte do princípio que a estrutura já possui uma fissura são desenvolvidos projetos de modo que as trincas não cresçam.
QUESTÃO 12
Quais são as exigências básicas para a confecção de corpos de prova que serão submetidos ao ensaio de fadiga?
RESPOSTAS:
 Para a confecção dos corpos de prova deve ser tal que a ruptura ocorra na seção de teste (área reduzida), os cantos devem ser arredondados, afim de minimizar os pontos de concentração de tensão. E a área de teste deve ter um comprimento mínimo de três vezes o diâmetro do corpo de prova. “Livres” de defeitos na superfície. 
QUESTÃO 13
Explique sobre as 3 etapas da falha por fadiga. Esquematiza-as.
RESPOSTAS:
As etapas de ruptura de um metal sujeito à fadiga são, essencialmente:
Início da Trinca: ocorre devido a imperfeições, partículas, inclusões,etc. (em escala microscópica os metais não são homogêneos e isotrópicos) e pontos de concentração de tensão, que contenha uma componente de tensão de tração. Pode ter uma pequena duração para o seu início;
Propagação da Trinca: após o surgimento da trinca microscópica, ela se propaga, de acordo com os mecanismos da Mecânica da Fratura. Envolve o maior tempo de vida da peça e se houver a presença de corrosão sua velocidade irá aumentar (sob corrosão, a trinca aumenta até mesmo sob carregamento estático;
Ruptura Repentina: devido ao crescimento instável da trinca, quando K atingeo valor de Kc, ocorre uma falha repentina e catastrófica, sem nenhum aviso.
QUESTÃO 14
Como são formadas as intrusões e extrusões?
RESPOSTA:
Os deslizamentos cíclicos que formam as bandas dedeslizamento, ocasionam na superfície da peça reentrâncias na forma de pequenas fendas superficiais, chamadas intrusões, e saliências de forma irregular, como minúsculas cadeias de montanhas, chamadas extrusões.
QUESTÃO 15
Defina, com as suas palavras, fadiga:
RESPOSTA:
Fadiga é a forma de falha ou ruptura que ocorre nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas e cíclicas de carga bem menor à carga máxima atingida na tração ou na compressão.Com o desenvolvimento tecnológico o fenômeno de fadiga passou a representar a causa de mais de 90% das falhas em serviços de materiais metálicos.