PMR2202 AULA E2 Fratura e Fadiga

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II-1 
 
PROPRIEDADES E COMPORTAMENTO 
MECÂNICO DOS MATERIAIS 
 
FRATURA 
 
 
 
 
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
Avenida Professor Mello Moraes no 2231 - CEP: 05508-030 - São Paulo - SP 
Telefone: (+11) 3091-5712 - Fax (+11) 3091.4811 - edison@usp.br 
 
 
Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos 
PMR 2202 - INTRODUÇÃO À MANUFATURA MECÂNICA 
 
 
II-2 
 
 
II-3 
 
 
II-4 
 
 
 
 
 
 
II-5 
 
x = 
y = 
xy = 
Estado Plano de Tensão: z = 0 
Estado Plano de Deformação: z = 0 
z = ( x + y) 
 
II-6 
 
 
 
 
 
 
Fator de Intensificação de Tensões 
 
KI = Y 
 
 
 
Y = 1,0 Y = 1,1 
 
II-7 
 
 
II-8 
 
Critério de Falha 
 
KI  KIC , onde 
 
KIC ..... é o Fator de Intensificação de Tensões Crítico ou 
Tenacidade à Fratura (Propriedade Mecânica). 
 
 
 
Critério de Projeto 
 
KI = KIadm , onde 
 
KIadm = KIC / FSFRAT , e 
FSFRAT ..... é o Fator de Segurança para Fratura 
 
 
 
 
II-9 
 
 
 
 
 
 
 
II-10 
EXERCÍCIO 
 
Um componente estrutural na forma de chapa muito 
larga é fabricado com um aço liga cuja tenacidade à 
fratura é de 55 MPa . Considerando que durante 
o uso, a chapa esteja exposta a uma tensão de 
200 MPa, determine o mínimo comprimento de 
trinca que conduza à fratura. 
 
 
 
 
II-11 
PROPRIEDADES E COMPORTAMENTO 
MECÂNICO DOS MATERIAIS 
 
FADIGA 
 
 
 
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
Avenida Professor Mello Moraes no 2231 - CEP: 05508-030 - São Paulo - SP 
Telefone: (+11) 3091-5712 - Fax (+11) 3091.4811 - edison@usp.br 
 
 
Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos 
PMR 2202 - INTRODUÇÃO À MANUFATURA MECÂNICA 
 
 
II-12 
 
 
 
 
 
 
 
II-13 
 
 
 
II-14 
 
 
e u m 
Goodman: a / (a)eq+ m / u= 1 
 
II-15 
 
 
II-16 
 
 
II-17 
 
 
 
 
II-18 
EXERCÍCIO 
Os dados de fadiga para uma liga de latão são dados 
na tabela abaixo: 
 
a 310 223 191 168 153 143 134 127 
N 2x10
5
 1x10
6
 3x10
6
 1x10
7
 3x10
7
 1x10
8
 3x10
8
 1x10
9
 
 
a) Faça um gráfico S–N (amplitude da tensão em 
função do logaritmo do número de ciclos até a 
fratura) usando os dados fornecidos na tabela; 
b) Determine a resistência à fadiga para 5 x 10
5
 ciclos. 
c) Determine a vida à fadiga para um carregamento 
cíclico que varia de –10 MPa e 350 MPa. 
d) Qual é o Limite de Fadiga. 
 
 
II-19 
 
II-20 
 
 
II-21 
 
 
 
 
II-22 
EXERCÍCIO 
 
Uma chapa de aço relativamente grande é submetida 
a um carregamento cíclico com tensões de tração de 
100 MPa e de compressão de 50 MPa. Antes dos 
testes constatou-se uma trinca passante de 2 mm de 
comprimento. Estime a vida à fadiga da chapa 
sabendo que a Tenacidade à Fratura do material é de 
25 MPa.m
1/2
 e os valores de “m” e “A” são 
respectivamente 3,0 e 1,0x10
-12
, para as tensões 
sendo dadas em MPa e o tamanho da trinca dado em 
metros.