Aulas MCMI 02

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Ensaio de Fadiga.pdf
Ensaio de Fadiga 
Materiais de Construção 
Mecânica I 
Fadiga 
• A fadiga é um fenômeno que pode ocorrer em um 
material submetido a um carregamento que varia 
no tempo. 
Os fatores mais importantes do processo de fadiga são: 
• Aplicação de uma tensão trativa suficientemente elevada; 
• Flutuação de tensão grande; 
• Aplicação de um grande número de ciclos. 
Fadiga 
• A falha por fadiga pode ocorrer em níveis de 
tensão substancialmente menores do que o limite 
de escoamento ou o limite de resistência do 
material. 
• A falha por fadiga é responsável por  90% de 
todas as falhas de metais em serviço, afetando 
também polímeros e cerâmicas. 
• Ocorre subitamente (sem aviso prévio). 
Parâmetros do ensaio 
Espectro real da variação das tensões em uma peça 
Parâmetros do ensaio 
Carregamento cíclico 
2
min  máxm
Tensão Média 
Intervalo de tensão 
min  máx
Amplitude de Tensão 
2
min

 máxa
Razão de Tensões 
máx
R

min
Parâmetros do ensaio 
Tipos de Carregamentos cíclicos 
Ensaio de fadiga 
- Corpos de prova 
Ensaio de fadiga 
- Componentes 
Ensaio de fadiga 
- Estruturas 
A curva S-N 
(Diagrama de Wöhler) 
• Os dados de um ensaio de fadiga são plotados em uma curva S-
N (Stress vs Number of cycles); 
• Essa curva relaciona o número de ciclos até a fratura com a 
tensão aplicada. 
Vida em fadiga 
A curva S-N 
(Diagrama de Wöhler) 
• Os dados de um ensaio de fadiga são plotados em uma curva S-
N (Stress vs Number of cycles); 
• Essa curva relaciona o número de ciclos até a fratura com a 
tensão aplicada. 
Falha 
Segura 
Tipos de curvas S-N 
• Muitos aços e ligas de titânio apresentam um limite de resistência 
à fadiga real; 
• Para a maioria dos metais não-ferrosos o limite de resistência à 
fadiga é definido como sendo a tensão que causa falha por fadiga 
em um determinado número de ciclos (por exemplo: 107 ciclos). 
Fadiga 
Probabilidade σ-N de fadiga de curvas de fratura para uma liga de Al 7075-T6. 
P representa a probabilidade de falha. 
Probabilidade de falha 
Fatores que afetam a vida de 
fadiga 
• Nível médio de tensão 
– Quanto maior o valor médio da tensão, menor é a vida. 
2
min  máxm
Fatores que afetam a vida de fadiga 
• Qualidade da superfície 
 A maior parte das trincas que iniciam o processo de falha por fadiga se origina 
na superfície do material. Isso implica que as condições da superfície afetam 
fortemente a vida de fadiga. 
Superfície de fratura de um eixo rotativo 
de aço que apresentou falha por fadiga. 
Superfície de falha por fadiga. Uma trinca se 
formou na aresta superior. A região lisa, também 
próxima à parte superior, corresponde à área ao 
longo da qual a trinca se propagou lentamente. A 
fratura rápida ocorreu ao longo da área que possui 
uma textura opaca e fibrosa (área maior). 
Fatores que afetam a vida de 
fadiga 
• Qualidade da superfície 
 Tratamento da superfície: 
• Eliminar arranhões ou marcas de ferramentas por um acabamento 
superficial fino (polimento). 
• Tratar a superfície para gerar tensões residuais compressivas que 
compensam parcialmente a tensão trativa externa. 
Fatores que afetam a vida de 
fadiga 
• Qualidade da superfície 
 Projeto: 
• Evitar cantos vivos 
(a) Projeto ruim:canto vivo; 
(b) Projeto bom: a vida em fadiga é melhorada pela incorporação de um 
adoçamento ao eixo rotativo no ponto onde existe uma alteração no 
diâmetro. 
Fratura por fadiga 
Aspectos macroscópicos 
Marcas de praia 
Ruptura final 
Fratura por fadiga 
Aspectos macroscópicos 
Fratura por fadiga 
Aspectos microscópicos 
Estrias de fadiga 
Ensaio de Flexão.pdf
Materiais de Construção 
Mecânica I 
Ensaios de Flexão e Dobramento 
Ensaio de Flexão e Dobramento 
• ensaio de dobramento – fornece resultados 
apenas qualitativos. 
• ensaio de flexão – de onde são obtidas 
propriedades mecânicas dos materiais. Ex: 
tensão de ruptura. 
Existem dois ensaios bem distintos que 
podem ser agrupados sob este item, porque 
o carregamento aplicado a ambos é similar. 
Ensaio de Flexão 
Esse ensaio é usado para caracterizar as propriedades 
mecânicas de materiais. 
É essencial para a caracterização de materiais frágeis, para 
os quais o ensaio de tração é inviável. 
Os ensaios de flexão são sub-divididos em: 
• Ensaio de flexão em 3 pontos 
• Ensaio de flexão em 4 pontos 
Ensaio de Flexão 
Ensaio de Flexão 
Ensaio de flexão em 3 pontos 
d 
Lf 
25,4 mm 
L/d = cte 
22
3
bd
PL
r 
L 
P 
3
4









d
L
b
P
E
2
6
L
d
e

 Δ 
Ensaio de Dobramento 
Esse ensaio é bastante usado na indústria para fornecer uma 
medida qualitativa da ductilidade de um determinado material. 
Normalmente não há determinação de nenhum valor numérico. 
O objetivo desse ensaio é avaliar se o material suporta um 
certo grau de dobramento, que é definido pelo ângulo de 
dobramento (α). Esse ângulo é especificado em função da 
aplicação desejada para o material. 
Os valores mais usuais para α são: 90o, 120o e 180o. 
Ensaio de Dobramento 
Após o ensaio a região da amostra sob 
tração é inspecionada visualmente. 
Caso não hajam trincas a amostra é 
aprovada. 
Ensaio de Dobramento 
Tipos de ensaio: 
Em função do modo como o carregamento é feito, o ensaio 
de dobramento é subdividido em: 
• ensaio guiado: quando a força é aplicada no ponto de 
maior dobramento. 
• ensaio livre: quando a força não é aplicada no ponto de 
maior dobramento. 
• ensaio semiguiado: quando uma das extremidades da 
amostra está engastada. 
Ensaio de Dobramento 
Tipos de ensaio: 
ensaio guiado: quando a força é aplicada no ponto de 
maior dobramento. 
Obs: Quanto menor for o diâmetro do cutelo, mais severo é o ensaio. 
Ensaio de Dobramento 
Tipos de ensaio: 
ensaio livre: quando a força é não aplicada no ponto de 
maior dobramento. 
Ensaio de Dobramento 
Tipos de ensaio: 
ensaio semiguiado: quando uma das extremidades da 
amostra está engastada. 
Ensaio de Dobramento 
Uma aplicação industrial importante desse ensaio é em peças 
soldadas, onde ele serve para: 
• qualificação do processo de soldagem. 
• qualificação dos soldadores. 
Normalmente são feitos ensaios livres, com α = 180o, e é definido um parâmetro 
de alongamento. 
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