3 Fadiga

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Fadiga 
 
 
 
A maioria das falhas em máquinas ocorrem devido a 
cargas que variam no tempo, e não a esforços estáticos. 
Essas falhas ocorrem, tipicamente, em níveis de tensão 
significativamente inferiores aos valores da resistência ao 
escoamento dos materiais. 
Fadiga 
 
 
 
Cargas variadas aplicadas, (cíclicas ou não), promovem 
deformações plásticas que dão origem à pequenas trincas. 
Elas se desenvolvem de forma progressiva e acumulativa, 
levando a peça a falhar bruscamente após um determinado 
número de solicitações ou ciclos. Em geral a fadiga ocorre 
numa amplitude de ciclos entre 10 e 108 ciclos. 
Fadiga 
 
 
 
O limite de fadiga é definido como o valor limite de tensão 
abaixo do qual o material pode suportar um número 
infinito de ciclos de tensões regulares sem romper, 
geralmente de natureza de flexão rotativa, torção ou 
tração/compressão 
Fadiga 
 
 
 
O limite de fadiga pode ser determinado para um número 
infinito de ciclos (quando tensão menor que Sf ) para 
ciclos superiores em ordem de 106 e um numero finito de 
ciclos dado pelo cotovelo para ciclos até a ordem de 103 
Fadiga 
 
 
 
Fadiga 
 
 
 
Sob cargas estáticas temos então a previsão da falha e o 
controle sobre os cálculos do elemento. Sob cargas cíclicas 
é necessário um conhecimento sobre o mecanismo de 
fadiga. Esse comportamento faz com que materiais dúcteis 
se comportem em fratura como materiais frágeis 
Fadiga 
 
 
 
Os fatores que influenciam a fadiga: 
•Superfície mal acabada (irregularidades/rugosidade funcionam como 
entalhe gerando tensões residuais) 
•Meio corrosivo (ambiente) 
•Mudanças de secções, cantos vivos (concentra tensões) 
•Trat. térmicos (temperas e cementações aumentam a resistência a fadiga) 
Fadiga 
 
 
 
A fadiga é a ruptura do componente por propagação de 
fissura gerada pela aplicação de tensões cíclicas. 90% das 
rupturas em peças móveis ocorre em 3 etapas: 
 
1.Nucleação da fissura por alguma irregularidade (ponto 
de concentração de tensões) 
2.Propagação da fissura 
3.Ruptura catastrófica quando se atinge o Kic (tenacidade a 
fratura) do material 
Fadiga 
 
 
 
A redução gradual da capacidade de carga do componente 
pela ruptura lenta do material e a resistência e o limite de 
resistência dependem do nível de solicitação. 
Fadiga 
 
 
 
Como identificar uma 
ruptura causada por 
fadiga? 
Presença de duas 
zonas uma lisa e outra 
rugosa. 
Fadiga 
 
 
 
Ao lado uma fratura por 
fadiga de um parafuso, 
causada por flexão repetida, 
unidirecional. Em A o início 
da trinca que se propagou, 
em marcas de praia, ponto B 
e em C a região final da 
fratura 
Fadiga 
 
 
 
Cargas variadas aplicadas, (cíclicas ou não), promovem 
deformações plásticas que dão origem à pequenas trincas. 
Elas se desenvolvem de forma progressiva e acumulativa, 
levando a peça a falhar bruscamente após um determinado 
número de solicitações ou ciclos. Em geral a fadiga ocorre 
numa amplitude de ciclos entre 10 e 108 ciclos. 
Fadiga 
 
 
 
À medida que a fissura se propaga, o material na raiz da 
fissura é submetido a um escoamento reverso localizado. 
A seção é reduzida e ocorre aumento de tensões. A fissura 
aumenta até que a seção restante não suporta a carga 
aplicada, até a fratura. 
Fadiga 
 
 
 
N = número de ciclos 
Fadiga 
 
 
 
Sob cargas estáticas temos então a previsão da falha e o 
controle sobre os cálculos do elemento. Sob cargas cíclicas 
é necessário um conhecimento sobre o mecanismo de 
fadiga. Esse comportamento faz com que materiais dúcteis 
se comportem em fratura como materiais frágeis. 
Fadiga 
 
 
 
Os fatores que influenciam a fadiga: 
•Superfície mal acabada (irregularidades/rugosidade funcionam como 
entalhe gerando tensões residuais) 
•Meio corrosivo (ambiente) 
•Mudanças de secções, cantos vivos (concentra tensões) 
•Trat. térmicos (temperas e cementações aumentam a resistência a fadiga) 
Fadiga 
 
 
 
Na ausência de defeitos internos, a trinca de fadiga se 
inicia na superfície livre do material. Pelo fato dos grãos 
cristalinos que se encontram na superfície terem menor 
restrição à deformação plástica, a ação do carregamento 
induz a formação de linhas de deslizamento 
Fadiga 
 
 
 
Nessas linhas, o empilhamento preferencial das 
discordâncias pode resultar no deslizamento persistente e 
irreversível. A deformação plástica é mais intensa nessas 
linhas e após aplicação de um determinado número de 
ciclos de carregamento, formam se extrusões (zonas 
salientes) ou intrusões (zonas reentrantes). 
Fadiga 
 
 
 
Microscopia de uma chapa de cobre, mostrando extrusões e 
intrusões na superfície do material 
Fadiga 
 
 
 
Para o conhecimento sobre o comportamento do material 
em fadiga é necessário realizar ensaios próprios com o 
material com que se irá trabalhar. Os ensaios podem ser 
de: 
 
 tração/compressão; flexão rotativa; torção 
Fadiga 
 
 
 
FIM