Aula Parte II Fadiga

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FATORES QUE INFLUENCIAM A VIDA DO 
MATERIAL EM FADIGA
• A resistência à fadiga do material é o inicio do
processo de análise (preliminar), podendo ser
obtida através de ensaios, ou então estimada por
alguns dos procedimentos.
• As principais diferenças entre um corpo de prova
de fadiga e uma peça real (deve ser considerada
no projeto do produto) podem ser
resumidamente listadas como:
• ACABAMENTO SUPERFICIAL DO MATERIAL .
• TAMANHO. 
• CONFIABILIDADE.
• TEMPERATURA. 
• GEOMETRIA. 
• CARGA (tipo e amplitude de carregamento)
• OUTROS
FATORES QUE INFLUENCIAM A VIDA EM 
FADIGA
1 - ACABAMENTO SUPERFICIAL. 
• O corpo de prova tem a sua superfície retificada
ou muitas vezes polida, enquanto que o
componente mecânico é apenas usinado ou
mesmo é usado no estado bruto de fabricação,
como de laminação, de forjamento, de solda ou
de fundição. Estas diferenças são importantes,
principalmente para vidas elevadas. Um
acabamento superficial de pior qualidade em
geral degrada a resistência à fadiga da peça,
diminuindo em muito a sua vida útil. Esta
redução de vida pode ser de 103 vezes ou mais.
ACABAMENTO SUPERFICIAL
k1 = σF' / σF onde:
σF' - tensão limite de fadiga do corpo de prova com acabamento real; 
σF - tensão limite de fadiga do corpo de prova polido. 
2 - TAMANHO. 
• O corpo de prova é em geral de pequeno
diâmetro, com um pequeno volume de
material solicitado pelas tensões máximas, o
que reduz as heterogeneidades que podem
existir no volume. Nas peças de grandes
dimensões as regiões centrais são mais
sujeitas a segregações, inclusões e outros
defeitos metalúrgicos, o que compromete a
resistência da peça.
Limite de fadiga diminui com o 
aumento do tamanho. 
3 - CONFIABILIDADE
• Quando o nosso projeto deve usar os dados da
resistência de fadiga com um nível de segurança que
considere a dispersão existente, a tensão de resistência
à fadiga deve ser corrigida por este efeito.
• K= 1-0,08 Z
Valores de Z para o cálculo do fator de 
confiabilidade 
• Os ensaios de fadiga 
apresentam em 
geral uma certa falta 
de 
reprodutibilidade, o 
que motiva o 
emprego de uma 
análise estatística
Análise estatística da fadiga
• Através de um 
comportamento 
estatístico pode-se 
determinar a 
probabilidade de um 
material sofrer 
fadiga para 
determinado valor 
de carga. 
4 - TEMPERATURA
• Quando o componente que está sendo projetado
deve trabalhar a uma temperatura distinta da
temperatura em que os ensaios de fadiga foram
realizados é necessária uma correção na
resistência à fadiga do material para adequá-la à
temperatura de trabalho. Em geral ocorre uma
pequena queda da resistência à fadiga para
temperaturas até 200 a 250 °C. Acima deste valor
de temperatura a queda é mais acentuda.
• Mais detalhes em fluência
Transição dúctil-frágil (cont.)
Temperatura (ºC)
E
n
e
r
g
i
a
 
d
e
 
I
m
p
a
c
t
o
 
(
J
)
Temperatura (ºC)
Aços com diferentes 
concentrações de carbono
Aços com diferentes 
concentrações de manganês
Teste de impacto (Charpy)
• Um martelo cai como 
um pêndulo e bate 
na amostra, que 
fratura.
• A energia necessária 
para fraturar, a 
energia de impacto, 
é obtida diretamente 
da diferença entre 
altura final e altura 
inicial do martelo.
Martelo
Posição
inicial
Amostra
Posição
final h
h’
4 – GEOMETRIA (ENTALHES ETC)
• Os corpos prova possuem seção uniforme,
com uma transição suave para os extremos
onde são fixadas as garras, enquanto que nos
componentes mecânicos sempre existirão
variações bruscas da geometria que
acarretarão concentrações de tensão.
• Importância dos pontos de concentração de
tensão tem importância bastante grande, pois
é a partir deles que a falha inicia.
4 – Exemplos GEOMETRIA (ENTALHES ETC)
Gráficos
Valores de Ktpara quatro geometrias. a,b) carregamento axial de uma barra; 
Gráficos
Valores de Ktpara quatro geometrias.
c) placa com furo; d) eixo com rasgo de chaveta em torção
Ex 2
Pag 108 Fadiga 
A peça esquematizada na figura é contruida com um aço 
SAE-ABNT 4340, laminado a quente, com as seguintes 
propriedades: 
• σ E = 635 MPa 
• σ R = 825 MPa 
• ε f = 0,57 
• Determinar: 
• a) A tensão máxima para uma carga de tração de 100 
kN ?
• b) É suportável a carga ?
• c) As cargas de início de escoamento para tração ? 
Para solução:
• a) A barra com uma carga de tração de 100 kN está 
esquematizada na figura . 
• A tensão máxima é dada por :
• σ máx = σ 0.K t 
• onde o fator K t é obtido em função do tipo do 
carregamento e da geometria da peça, nos gráficos 
de anexos.
• σ 0 ( tensão atuante na peça)
Ex 3
Pag 101 Fadiga 
A peça esquematizada na figura é contruida com um aço SAE-ABNT 
4340, laminado a quente, com as seguintes propriedades: 
• σ E = 635 MPa 
• σ R = 825 MPa 
• ε f = 0,57 
• Determinar: 
• a) A tensão máxima para uma carga de tração de 100 kN ?
• b) É suportável a carga ? E se não houvesse o furo ?
• c) As cargas de início de escoamento para tração ? 
r=10 mm
C =200 mm
b =5 mm
H=400 mm