11 Fadiga 5 Guia de procedimentos para análise de fadiga

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Artur Avelar
Fadiga – Guia de procedimentos
para análise de fadiga
02/2017
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Artur Avelar
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Nomenclatura
• N Número de ciclos
• S Tensão
• Sy Tensão de escoamento
• Su Tensão de ruptura
• Sus Tensão de resistência ao cisalhamento
• Sn Limite de endurância
• S’n Limite de resistência à fadiga do material
• Sr Tensão completamente reversa
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Concentração de tensão por fadiga  1 1f tK K q  
Fator de sensibilidade (Fig 8.24)
Fator de concentração de tensão teórico (Figs cap 4)
Fator de concentração de tensão por fadiga
Resistência a fadiga é afetada por concentradores de tensão
max f nomS K S
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Categorias de problemas de fadiga
• Carregamento completamente reverso;
• Carregamento flutuante;
• Carregamento composto;
• Projeto de vida finita;
• Dano cumulativo para vida finita.
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Carregamento completamente reverso
• Somente um carregamento (axial, flexão ou torção);
• Tensão média é igual a zero;
• Só é necessário o cálculo de Sn para baixo (10³) ou alto ciclo (10
6);
• Se Kf > 1, o limite de endurância é Sn/Kf
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Limite de endurância 'n n L G S R TS S C C C C C
Fator de temperatura
Fator de confiabilidade
Fator de gradiente de tensão
Fator de acabamento superficial
Fator de carga
Limite de resistência à fadiga do material
Limite de Endurância
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Limite de endurância
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Limite de endurância
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Carregamento flutuante
• Somente um carregamento (axial, flexão ou torção);
• Tensão média é diferente de zero;
• Cálculo de tensões alternada e média;
• Se Kf > 1, multiplicar Kf por Salt e Smed;
• Cálculo de Sn;
• Critérios de Soderberg, Goodman, Gerber e ASME-elíptica;
• Linha de escoamento.
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Carregamento flutuante
min
2
máx
alt
S S
S

 min
2
máx
med
S S
S


1med alt
y n s
S S
S S n
 
Equação de Soderberg:
1med alt
u n s
S S
S S n
 
Equação de Goodman:
1med alt
y y s
S S
S S n
 
Equação da linha de escoamento:
2
1med alt
u n s
S S
S S n
 
  
 
Equação de Gerber
2 2
1med alt
y n s
S S
S S n
   
     
  Equação da Asme-elíptica
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Carregamento composto
• Mais de um carregamento simultâneo;
• Tensão média igual ou diferente de zero;
• Cálculo de tensões alternada e média para cada carregamento;
• Kf é diferente para cada carregamento;
• Cálculo de tensões efetivas alternada e média;
• Cálculo de Sn com fatores de CL e CG da flexão
• Uso das tensões efetivas nos critérios de Soderberg, Goodman, 
Gerber, ASME-elíptica e linha de escoamento;
 
1
2 2
2
3
0,85
alt a
e alt f f alt f f a f t alt t
S
S K S K K S
  
    
      
1
2 2 2
3e med f f med f f a med a f t med tS K S K S K S
   
  
flexão axial torção
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Projeto para vida finita
Equação de Basquin:
B
RS AN
1
B
RSN
A
 
  
 
ou
Onde:
1
log
3 0,9
n
u
S
B
S
 
  
 610
n
B
S
A  B
RS AN
Tensão completamente reversa:
f E alt u
R
u E med
K S S
S
S S


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Dano cumulativo para vida finita
Equação de Palmgren-Miner:
1
1
k
i
i i
n
N

ou
31 2
1 2 3
... 1k
k
n nn n
N N N N
    
• Dano cumulativo só é calculado para casos de vida finita;
• Cada ciclo consome parte da vida total para aquele carregamento;
• Tensões abaixo de S’n possuem N = ∞, logo não modificam a 
equação;