Fratura de materiais exercicios

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AULA 1 
	1 -Os materiais estruturais são projetados para funcionar no regime de deformação elástica, ou seja, cessado o estímulo da deformação, o corpo retorna às suas dimensões originais, previstas no projeto. Quando um componente estrutural passa a apresentar deformação plástica (aquela que não desaparece com o cessar do estímulo), provavelmente perdeu suas características dimensionais necessárias ao funcionamento de uma estrutura maior no qual se encontra inserido, como mostrado na figura a seguir.
Com relação ao exposto e considerando a figura anterior, determine qual o tipo de fratura provavelmente exemplificada.
	
	
	
	
	Fratura por fadiga.
	
	 
	Fratura por sobrecarga.
	
	
	Fratura devido a altas taxas de deformação.
	
	
	Fratura por intensificação do campo de tensões devido a defeitos.
	
	
	Fratura por ressonância magnética.
		2 - É responsabilidade do engenheiro projetista se assegurar que o componente idealizado não sofra falhas que resultem em fraturas e que trabalhe dentro das tolerâncias de variações dimensionais determinadas no projeto. Para tanto, é necessário que este profissional conheça os diversos tipos de fratura e suas causas.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que NÃO corresponde a um tipo de fratura.
	
	
	
	 
	Fratura por intensificação do campo de tensões devido a defeitos
	
	 
	Fratura por ressonância magnética.
	
	
	Fratura por fadiga.
	
	
	Fratura por sobrecarga.
	
	
	Fratura devido a altas taxas de deformação.
	
	
	
	
	
		3.
		Em algumas situações, como a verificada na figura a seguir, materiais reconhecidamente dúcteis apresentam fratura frágil. Isto ocorre em função da incapacidade da rede atômica em responder plasticamente ao campo de tensões que rapidamente se estabelece, ou seja, a rede cristalina não possui o tempo necessário para se movimentar e assim gerar a deformação.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que NÃO corresponde a uma afirmação correta.
	
	
	
	
	Em laboratório, esta temperatura de transição dúctil-frágil é determinada através do ensaio de Charpy.
	
	
	No estudo desse tipo de fratura é importante saber até que temperatura a estrutura é capaz de absorver energia de deformação sem se fraturar catastroficamente.
	
	
	Um parâmetro importante no estudo da fratura a altas taxas de deformação é a temperatura de transição dúctil-frágil.
	
	 
	Em laboratório, utilizamos o ensaio de Charpy para determinar parâmetros associados a esse tipo de fratura.
	
	 
	Esse tipo de fratura é facilitada pelo campo de deformação plástica que geralmente caracteriza as deformações em baixas temperaturas.
		4.
		O engenheiro projetista, assim como outros profissionais que se dedicam ao projeto de componentes mecânicos, deve possuir noções qualitativas e quantitativas das causas e dos tipos de fratura nos materiais.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que NÃO corresponde a um tipo de fratura.
	
	
	
	
	Fratura por intensificação do campo de tensões devido a defeitos.
	
	
	Fratura devido a altas taxas de deformação.
	
	
	Fratura por fluência.
	
	 
	Fratura por ressonância mecânica.
	
	 
	Fratura por fragilização por hidrogênio molecular.
		5.
		O gráfico tensão-deformação de engenharia presente revela as diversas fases de deformação pelas quais um corpo de prova de seção reta circular passa ao ser submetido a uma carga de tração gradativamente crescente. Considerando o fenômeno físico que originou o gráfico e suas características, só NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	O ponto B representa a maior tensão suportada pelo material.
	
	 
	O limite de resistência a tração do corpo é representado pelo ponto C.
	
	 
	O ponto A representa a tensão de escoamento do material.
	
	
	O ponto B que nos interessa para representar a máxima resistência à tração.
	
	
	O ponto C represente a ruptura do corpo de prova.
		6.
		Todos os materiais apresentam frequências naturais de vibração quando solicitados externamente. Um caso famoso se refere a ponte sobre o Estreito de Tacoma, mostrado na figura a seguir, em Washington nos Estados Unidos, em novembro de 1940, quando ventos com velocidade média de 70km/h provocaram modos de vibração longitudinais (ao logo da ponte) e modos de vibração torsionais, que resultaram na ruptura da ponte.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que NÃO corresponde a uma afirmação correta.
	
	
	
	 
	Na prevenção do fenômeno da ressonância, devemos considerar que os esforços cíclicos atuantes sobre uma estrutura devem reproduzir as frequências naturais dessa estrutura.
	
	
	No fenômeno da ressonância, podemos considerar que os corpos oscilantes assumem amplitude máxima quando submetidos a determinadas frequências.
	
	
	A fratura devido a ressonância ocorre quando o corpo apresenta amplitudes de vibração cada vez maiores quando solicitado.
	
	
	O fenômeno da ressonância mecânica ocorre quando o estímulo externo ocorre na mesma frequência natural de vibração do material
	
	
	Considerando apenas fenômeno da ressonância, uma tropa de soldados pode atravessar uma ponte caminhando normalmente (sem cadência) sem problemas de eventuais fraturas.
AULA 2 
		1.
		Em algumas situações em que ocorre a interação entre elementos envolvidos na composição do material, ocorre a fragilização do contorno de grão, criando um caminho preferencial para trincas. Considerando o exposto, qual o tipo de fratura mais adequada para ser associada ao contexto?
	
	
	
	
	Hipogranular.
	
	 
	Intergranular.
	
	
	Hipergranular.
	
	
	Supergranular.
	
	
	Transgranular.
		2.
		Do ponto de vista microscópico, os materiais frágeis e cristalinos podem apresentar fraturas como consequência do rompimento de ligações atômicas em determinados planos, como mostrado na figura oriunda de Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV a seguir.
Considerando os aspectos cristalográficos, identifique qual opção apresenta a denominação CORRETA do tipo de fratura.
	
	
	
	 
	Intergranular.
	
	
	Interzonal.
	
	
	Transzonal.
	
	
	Transcristalina.
	
	
	Transgranular.
		3.
		A fratura frágil apresenta superfície de fratura relativamente plana, sem deformação plástica apreciável. Em alguns metais, podemos observar as assinaladas na figura a seguir.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que apresenta o termo comumente utilizado na literatura específica para descrevê-la.
	
	
	
	
	Marcas elásticas.
	
	
	Marcas de fratura.
	
	
	Marcas de ondulatórias.
	
	
	Marcas plásticas.
	
	 
	Marcas de sargento.
		4.
		Considerando a figura a seguir, que descreve as fases de um corpo que sofreu deformação plástica, identifique-as corretamente.
	
	
	
	 
	Estricção, nucleação de vazios, coalescimento de vazios, cisalhamento da superfície e fratura.
	
	
	Fratura, estricção, nucleação de vazios, coalescimento de vazios e cisalhamento da superfície.
	
	
	Nucleação de vazios, estricção, coalescimento de vazios, cisalhamento da superfície e fratura.
	
	
	Cisalhamento da superfície, estricção, nucleação de vazios, coalescimento de vazios e fratura.
	
	
	Coalescimento de vazios, nucleação de vazios, estricção, cisalhamento da superfície e fratura.
	
		5.
		Em alguns ensaios de tração, conseguimos identificar superfícies de fratura características, como as mostradas na figura a seguir.
Entre as opções a seguir, identifique aquela que melhor se adéqua a descrição das superfícies visualizadas.
	
	
	
	
	Copo-panela.
	
	
	Côncavo-convexo.
	
	 
	Taça-cone.
	
	
	Cano-copo.Cone-poliedro.
		6.
		Existem basicamente dois tipos de fratura, a dúctil e a frágil. O primeiro tipo se caracteriza pela dissipação de energia utilizada no processo na forma de deformação plástica, enquanto o segundo tipo apresenta deformação plástica praticamente nula. Na figura a seguir, existem dois corpos de prova, sendo que um deles apresenta uma deformação característica (indicada pela seta), cuja denominação correta encontra-se em um dos itens a seguir. 
Identifique o item mencionado anteriormente.
	
	
	
	
	Empernamento.
	
	 
	Empescoçamento.
	
	
	Entroncamento.
	
	
	Encolhimento.
	
	
	Afinamento.
Aula 3 – 
		1.
		O fator de concentração de tensões (Kt) associado a alguma descontinuidade é função da geometria desta. Nas situações reais de engenharia, via de regra, muitas destas descontinuidades não apresentam geometria simples. Desta forma, algumas aproximações para tais descontinuidades são feitas, supondo estas como elementos geométricos conhecidos.
Entre as opções a seguir, indique aquela que indica uma forma geométrica geralmente aceita para representar uma descontinuidade.
	
	
	
	
	Retângulo.
	
	 
	Elípse.
	
	
	Triângulo.
	
	 
	Losango.
	
	
	Quadrado.
		2.
		A partir de um estado geral de tensões, dois estados particulares são essenciais para o entendimento espessura na propagação de trincas, a partir dos entalhes: o estado plano de tensões (EPT) e o estado plano de deformações (EPD).
Com relação a esses dois estados, só NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	 
	O estado plano de deformações ocorre tipicamente em placas espessas, ou seja, a deformação perpendicular à placa é nula.
	
	
	À medida que nos aproximamos do estado plano de deformações, a zona associada à deformação plástica diminui.
	
	
	À medida que aumentamos a espessura da placa, temos a evolução do estado plano de tensões para um estado misto até atingirmos o estado plano de deformação.
	
	
	À medida que nos aproximamos do estado plano de tensões, a região associada a deformação plástica aumenta.
	
	 
	O estado plano de tensões ocorre tipicamente em placas infinitas e espessas que estão sujeitas apenas a forças de carga paralelas a elas, ou seja, σx e σy são diferentes de zero e σz é nula.
		3.
		Considere um corpo submetido a um ensaio de tração tal que a tensão normal média seja de 100 MPa. Se existe um pequeno furo circular neste corpo, funcionando como um concentrador de tensões e, supondo que o fator de concentração seja de 2,5, determine a maior tensão que ocorre nas proximidades do furo.
	
	
	
	
	150,0 MPa.
	
	 
	250,0 MPa.
	
	
	40,0 MPa.
	
	
	125,0 MPa.
	
	
	625,0 MPa.
		4.
		Em uma placa de dimensões infinitas quando comparada ao tamanho dos defeitos, é aplicada uma tensão de 310 MPa. Atravessando esta placa, existe um furo elíptico, funcionando como um concentrador de tensões. Supondo que o fator de concentração seja de 3,1, determine aproximadamente a maior tensão que ocorre nas proximidades do furo.
	
	
	
	
	10,0 MPa
	
	
	125,0 MPa
	
	
	625,0 MPa
	
	 
	960,0 MPa
	
	
	150,0 MPa
		5.
		As descontinuidades ou mudanças bruscas na seção existente em um elemento estrutural provocam uma redistribuição do campo de tensões e deformações nas suas proximidades em que as linhas do campo de tensão são mais densas nas proximidades da descontinuidade. Neste contexto, é definido o fator de concentração de tensões (Kt), que é um número adimensional, ou seja, sem unidade, e que é dado pela razão entre as tensões. Considerando as opções a seguir, identifique qual representa CORRETAMENTE o Kt.
	
	
	
	 
	Kt = σ máx / σmédia
	
	
	Kt = σ min / σmédia
	
	
	Kt = σmédia / σ máx 
	
	
	Kt = σ variável / σmédia
	
	
	Kt = σ média / σvariável
		6.
		A abordagem aceitável no dimensionamento de um projeto consiste em determinar o fator de concentração de tensões (Kt > 1) associado a alguma descontinuidade geométrica. Este valor, multiplicado pela tensão nominal, indica o nível de tensões efetivo na região de descontinuidade. O fator de concentração de tensões é uma recurso quantitativo associado à segurança, que poderá ser utilizado pelo projetista.
Com relação a este fator, PODEMOS afirmar:
	
	
	
	
	Kt < -1
	
	
	0 < Kt < 1
	
	
	0 < Kt < 0,5
	
	 
	Kt > 1
	
	
	Kt = 1
Aula 4 –
		1.
		A Mecânica da Fratura Elasto-plástica considera que o campo de deformação plástico na ponta da trinca não é desprezível (deformação plástica predominante) e promove efetivamente deformação plástica. A expressão anterior, apresentada por Alan A. Griffith σc=√((2Eγs)/πa) é modificada, assumindo a forma: σc=√((2E(γs+γP))/πa).
Considerando a expressão anterior, identifique o item cuja associação está INCORRETA:
	
	
	
	 
	σc: é a tensão crítica necessária a para a nucleação de uma trinca em um material.
	
	 
	a: é a metade do comprimento de uma trinca interna.
	
	
	γP: é a energia associada à deformação plástica.
	
	
	γs: é o módulo de energia de superfície específica.
	
	
	E: módulo de elasticidade.
		2.
		A Mecânica da Fratura se bifurcou para tratar questões de engenharia, associadas ao regime elástico e de deformação e ao regime plástico de deformação, originando dois segmentos para a modelagem físico-matemática: MECÂNICA DA FRATURA LINEAR ELÁSTICA (MFLE) e a MECÂNICA DA FRATURA ELASTO-PLÁSTICA (MFEP). Com relação a estas duas vertentes da Mecânica da Fratura, só NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	Se a placa é espessa, provavelmente teremos um regime elástico de deformação na ponta da trinca, podendo-se utilizar a Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE).
	
	
	Se o campo de deformação plástico na ponta da trinca não for desprezível (deformação plástica predominante) então utilizamos a Mecânica da Fratura Elasto-Plástica (MFEP).
	
	 
	Se o campo de deformação elástico na ponta da trinca é pequeno (deformação elástica predominante) então utilizamos a Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE).
	
	 
	Se a placa é delgada, provavelmente teremos um regime plástico de deformação na ponta da trinca, podendo-se utilizar a Mecânica da Fratura Elasto-Plástica (MFEP).
	
	
	Se o campo de deformação plástico na ponta da trinca é pequeno (deformação elástica predominante) então utilizamos a Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE).
		3.
		Considerando que um corpo de prova atua predominantemente em regime de deformação elástica até sofrer fratura, determine qual das abordagens expressas nos itens a seguir é mais adequada para estudar o fenômeno.
	
	
	
	 
	Mecânica da fratura elasto-plástica.
	
	
	CTOD - Crack tip opening displacement.
	
	
	Mecânica da fratura linear plástica.
	
	
	Método da integral "J".
	
	 
	Mecânica da fratura linear elástica.
		4.
		É amplamente aceito que a Mecânica da Fratura Elasto-Plástica é essencial para a análise e escolha de aços de médio e baixo carbono.
Entre as opções a seguir, escolha a que MELHOR se adequa a esta afirmação.
	
	
	
	 
	Isto ocorre em consequência da presença de deformação plástica nos processos de fratura destes aços.
	
	 
	Isto ocorre em consequência da corrosão que acompanha os aços de baixo e médio carbono.
	
	
	Isto ocorre em consequência da alta fragilidade destes aços.
	
	
	Isto ocorre em consequência da deformação essencialmente elástica destes materiais.
	
	
	Isto ocorre em consequência das corriqueiras fraturas frágeis presentes nestes aços.
		5.
		A Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE) assume como premissa para desenvolver seu modelo teórico que as deformações que ocorrem na pontade um defeito básico de um material (neste contexto o defeito considerado é uma trinca de ponta aguda) seguem essencialmente o padrão elástico. A teoria que conduz a Mecânica Linear da Fratura pode ser introduzida a partir da expressão a seguir, apresentada por Alan A. Griffith:
σc=(2Eγs / πa)1/2
Considerando a expressão anterior, identifique o item cuja associação está INCORRETA:
	
	
	
	
	γs: é o módulo de energia de superfície específica. 
	
	 
	σc: é a tensão crítica necessária a para propagação de uma trinca em um material.
	
	 
	 π: constante relacionada ao tipo de fratura.
	
	
	E: módulo de elasticidade.
	
	
	a: é a metade do comprimento de uma trinca interna.
		6.
		Após os fatores de segurança de um projeto serem considerados, se estabeleceu que uma chapa de aço de grandes dimensões (infinita em comparação com os defeitos presentes), fabricada com KIC =60 MPa.m1/2 com limite a escoamento (deformação plástica) igual a 500 MPa (a chapa não deve ser solicitada acima deste limite). Sabendo-se que os defeitos máximos de fabricação da chapa alcançam 0,5mm no máximo, determine a tensão crítica para propagação da trinca.
	
	
	
	 
	1.500 MPa aprox.
	
	
	750 MPa aprox.
	
	 
	3.000 MPa aprox.
	
	
	1.000 MPa aprox.
	
	
	600 MPa aprox.
Aula 5 
		1.
		Sobre os modelos físico-matemáticos que descrevem o fenômeno da falha por fadiga, podemos afirmar, com EXCEÇÃO de:
	
	
	
	
	O modelo S-N é o mais antigo, sendo muito utilizado em projetos de componentes mecânicos que funcionam em regime rotativo, como eixos virabrequim de automóveis.
	
	
	A grande dispersão de dados na curva S-N é uma função da grande quantidade de corpos de prova utilizados e suas diferenças macro e microestruturais.
	
	
	O ensaio de flexão rotativa é um ensaio de fadiga a baixas ciclos ¿ FBC e é realizado a partir de campo de tensões-trativo e compressivo até ocorrer a ruptura do corpo de prova.
	
	 
	Existem várias técnicas de ensaio relacionadas à curva S-N, originadas a partir dos experimentos de Wöhler, que submeteu um eixo giratório em balanço a um carregamento de flexão.
	
	 
	No modelo S-N, considera-se que períodos de inatividade na utilização do componente não são significativos para o fenômeno da fadiga se o corpo estiver em um ambiente não corrosivo.
		2.
		Com relação ao fenômeno da fratura sob fadiga, só NÂO podemos afirmar:
	
	
	
	
	A trinca geralmente surge em um detalhe do material que representa um concentrador de tensões, o que pode ser representado por uma falha de fabricação ou manufatura.
	
	
	A propagação da trinca ocorre quando o material está submetido a tensões trativas que resultem em tensões acima do limite de escoamento na ponta da trinca.
	
	 
	As trincas se propagam a partir da atuação das tensões dinâmicas sobre o material somente quando estas assumem valores acima do limite de escoamento do material.
	
	
	A fratura também pode se originar em um "defeito" superficial, como riscos, ângulos vivos, rasgos de chaveta, fios de rosca e mossas oriundas de pancadas
	
	
	Mesmo um material sem defeitos superficiais pode apresentar detalhes concentradores de tensão, como extrusões e inclusões oriundas do deslizamento de planos atômicos.
		3.
		As fraturas por fadiga se iniciam em trincas internas ou superficiais, que por sua vez podem se iniciar em concentradores de tensão microscópicos (inferiores a 0,04cm) ou macroscópicos, ou mesmo terem surgido durante os processos de fabricação e de manufatura. Portanto, a trinca é o elemento essencial neste fenômeno, que pode ser segmentado em três estágios, entre os quais PODEMOS citar:
	
	
	
	
	Sumidouro da trinca.
	
	 
	Estancamento da trinca.
	
	 
	Início da trinca.
	
	
	Deslizamento da trinca.
	
	
	Interrupção da trinca.
		4.
		Geralmente, a trinca surge em um detalhe do material que representa um concentrador de tensões, o que pode ser representado por uma falha de fabricação ou manufatura, uma inclusão natural do material, como exemplificado no desenho esquemático a seguir.
Identifique a opção que fornece CORRETAMENTE E EM SEQUÊNCIA DE OCORRÊNCIA as etapas do fenômeno da fratura por fadiga.
	
	
	
	
	Concentrador de tensões, propagação da trinca, iniciação da trinca fratura do material.
	
	
	Concentrador de tensões, propagação da trinca, iniciação da trinca, fratura do material.
	
	 
	Concentrador de tensões, propagação inicial da trinca, propagação da trinca, fratura do material.
	
	 
	Concentrador de tensões, iniciação da trinca, propagação da trinca, fratura do material.
	
	
	Concentrador de tensões, fratura do material, iniciação da trinca, propagação da trinca.
		5.
		Durante a propagação da trinca, duas morfologias superficiais surgem em alguns materiais, como mostrado na figura a seguir.
Identifique a opção que fornece denominação CORRETA dessa morfologia.
	
	
	
	 
	Marcas de praia.
	
	
	Marcas de deformação.
	
	
	Estrias.
	
	 
	Marcas de fadiga.
	
	
	Ondulações.
	
		6.
		As trincas se propagam a partir da atuação das tensões dinâmicas sobre o material. Mesmo submetendo o material a tensões abaixo do limite de escoamento, na ponta da trinca temos um valor superior a este limite devido a atuação de concentrador de tensões deste defeito. Como a tensão é cíclica, o material pode sofrer diversas combinações de tensão, que de forma simplificada podem ser expressas por tração-tração, tração-"tensão nula" e tração-compressão, como pode ser observado na figura a seguir.
Considerando uma ordem crescente de severidade dos estados de tensão para ocorrência de fratura por fadiga, PODEMOS afirmar que:
	
	
	
	
	a=b=c
	
	
	b>c>a
	
	
	c>a>b
	
	 
	c>b>a
	
	 
	a>b>c
Aula 6 
		1.
		Analisando historicamente o desenvolvimento do estudo da fadiga, observa-se que a partir da década de 1960, houve uma nova abordagem do fenômeno, valorizando-se dois aspectos: a nucleação da trinca e o crescimento da mesma, sendo este último representado pela expressão a seguir: da/dN=A.∆Km Com relação aos itens seguintes, só NÂO podemos afirmar:
	
	
	
	
	"m" é um fator exponencial pertencente ao conjunto dos números reais positivos.
	
	
	"N" é o número de ciclos
	
	
	"a" está associado ao tamanho da trinca o tamanho.
	
	 
	"da/dN" é a taxa de crescimento da trinca em função do número de ciclos.
	
	 
	"A" é a área da seção reta do corpo.
		2.
		Considerando as três fases do fenômeno da fadiga mostradas no gráfico a seguir, identifique o que significa KTh.
	
	
	
	 
	Valor de K para o qual há propagação de trinca resultando em fratura catastrófica.
	
	 
	Valor de K para o qual não há praticamente propagação de trinca.
	
	
	Valor de K para o qual há propagação de trinca desacelerada.
	
	
	Valor de K para o qual há propagação de trinca em taxa igual a zero.
	
	
	Valor de K para o qual há propagação de trinca acelerada.
		3.
		Com relação ao fenômeno da propagação de trincas, sabemos estado de tensão nula, a mesma, porém à medida que o estado de tensão se torna trativo, ocorre a propagação da mesma e nos nos estados de tensão compressiva, a trinca é fechada sobre as novas superfícies de propagação criadas nas etapas anteriores. Considerando a figura a seguir, identifique a opção INCORRETA.
	
	
	
	
	Em "b", ocorre a propagação da trinca.
	
	
	Em "e", não ocorre a propagação da trinca.
	
	 
	Em "a", não ocorre a propagação da trinca.
	
	
	Em "d", não ocorre a propagação da trinca.
	
	 
	Em "a", ocorre a propagação da trinca.
		4.
		Considerando-se o modelo de Paris e Erdogan paraanálise do fenômeno da fadiga, assinale a opção CORRETA:
	
	
	
	
	No estágio III, ocorrem taxas de crescimento de trinca superiores à 10-5 m/ciclo, porém não há envolvimento de descontinuidades no processo de crescimento da trinca.
	
	 
	No estágio II, a deformação na ponta da trinca pode estender-se através dos grãos, conferindo um caráter essencialmente plástico a propagação da trinca.
	
	 
	A expressão de Paris-Erdogan representa muito bem os três estágios da propagação de trinca, servindo como excelente ferramenta de projeto para os engenheiros.
	
	
	No modelo de Paris-Erdogan, podemos identificar quatros estágios, denominados pelos algarismos romanos I, II, III e IV.
	
	
	No estágio I, ocorrem grandes taxas de crescimento da trinca.
		5.
		Considerando a figura a seguir, que retrata um ciclo completo de trabalho de uma aeronave (taxiamento na pista, decolagem, deslocamento de cruzeiro, ocorrência de turbulência, aterrissagem e taxiamento final), identifique a fase em que é menos provável a propagação de trincas.
 
	
	
	
	
	Decolagem.
	
	 
	Taxiamento na pista.
	
	
	Ocorrência de turbulência.
	
	
	Deslocamento de cruzeiro.
	
	
	Aterrissagem.
		6.
		Considerando o fenômeno da fratura de um material submetido a fadiga, assinale a opção CORRETA.
	
	
	
	 
	No fenômeno da fadiga, existe uma fase de crescimento subcrítico da trinca, ou seja, o crescimento não é sempre catastrófico.
	
	
	O fator de intensidade de tensões é uma parâmetro da Mecânica da Fratura Linear Elástica-MFLE que não é utilizado no entendimento da fadiga.
	
	
	A nucleação de trincas ocorre durante vários ciclos no fenômeno da fadiga, sendo sempre de origem superficial.
	
	 
	A nucleação de trincas é uma ocorrência que ocupa um longo período de tempo na vida de um corpo sob fadiga.
	
	
	No fenômeno da fadiga, o crescimento de uma trinca é sempre catastrófico não havendo possibilidade de imobilização.
Aula 7.
		1.
		Com relação aos efeitos da temperatura e da tensão sobre a fluência, NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	 
	O aumento da temperatura provoca o aumento da deformação inicial.
	
	
	O aumento da temperatura e da tensão provoca a diminuição do tempo de vida do corpo de prova até a ruptura.
	
	
	O aumento da tensão provoca o aumento da taxa de deformação no período de fluência estacionária.
	
	 
	O aumento da tensão provoca a diminuição da deformação inicial.
	
	
	
O aumento da temperatura provoca o aumento da taxa de deformação no período de fluência estacionária.
		2.
		Considere um determinado aço ferrítico cujo parâmetro de Larson-Miller é fornecido pelo gráfico a seguir.
Com base nas informações fornecidas, determine a vida do componente até a ruptura, considerando que o mesmo está operando a 950K sob tensão de 100MPa.
	
	
	
	
	50 horas aproximadamente.
	
	 
	45 horas aproximadamente.
	
	 
	55 horas aproximadamente.
	
	
	65 horas aproximadamente.
	
	
	60 horas aproximadamente.
		3.
		Nas "engenharias", existem diversos ensaios que visam determinar as características dos matérias, entre os quais encontram-se o que está representado na figura a seguir. Assinale a opção que identifica o ensaio representado.
	
	
	
	 
	Ensaio de fluência.
	
	
	Ensaio de flexão.
	
	
	Ensaio de tração uniaxial a temperatura ambiente.
	
	
	Ensaio de fadiga.
	
	
	Ensaio de corrosão.
		4.
		Na maioria das vezes, a obtenção de dados em ensaios normais em laboratório para posterior utilização em projetos de engenharia é de difícil execução, uma vez que para temperaturas em torno da temperatura ambiente, o ensaio pode durar anos. Para minimizar o problema, existem métodos de extrapolação de dados, entre os quais o método de Larson-Miller, que utiliza dados coletados em ensaios realizados a temperaturas superiores às requeridas na prática e tensões compatíveis àquelas a serem utilizadas no projeto de engenharia. O uso de temperaturas mais altas abrevia o ensaio.
O método citado utiliza a expressão a seguir.
m =T (C+logtr)
Considerando os termos dessa expressão, identifique aquele que apresenta identificação INCORRETA.
	
	
	
	
	m - é o parâmetro de Larson-Miller.
	
	
	T - é a temperatura absoluta de execução do ensaio.
	
	 
	Log: logaritmo na base "2".
	
	
	C - é uma constante do material (comumente na ordem de 20).
	
	
	tr - é o tempo de ruptura em horas.
		5.
		O fenômeno da fluência pode ser dividido em três etapas, denominadas de fases da fluência. Em relação a estas fases, só NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	Na região II, a taxa de deformação é constante e é a mais duradoura das três fases da fluência.
	
	
	Na região I, a diminuição da taxa de deformação é uma consequência do encruamento do material, que dificulta a deformação.
	
	 
	A região I é também conhecida como transiente e é caracterizada pela taxa de deformação decrescente ao longo do tempo.
	
	 
	Na região II, a constância da taxa de deformação resulta da diminuição do processo de encruamento.
	
	
	Na região III, ocorre o aumento da taxa de deformação, resultando na ruptura do material.
		6.
		A temperatura e a tensão influenciam a taxa de deformação no fenômeno da fluência. Para temperaturas significativamente abaixo de 0,4Tf, a taxa de deformação não varia após a deformação inicial, porém o mesmo não ocorre em temperaturas acima deste limite. Analisando o gráfico a seguir, NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	A T3 a fluência é mais intensa que a T2.
	
	
	A T2 a fluência é mais intensa que a T1.
	
	
	A T3 a fluência é mais intensa que a T1.
	
	 
	A T2 a fluência é mais intensa que a T3.
	
	
	A T3 a fluência é máxima.
AULA 8 
		1.
		Alguns metais como o cromo, o ferro, o níquel, o titânio e alumínio e suas ligas apresentam a capacidade de criar uma camada de óxido muito fina e aderente, que desempenha o papel de isolar o material da atmosfera oxidante, como mostrado esquematicamente na figura.
Identifique o item que apresenta a CORRETA denominação deste fenômeno.
	
	
	
	 
	Corrosão.
	
	
	Ativação.
	
	
	Cementação.
	
	
	Abrasão.
	
	 
	Passivação.
		2.
		No que se refere à corrosão dos metais, podemos entender o processo a partir de reações eletroquímicas, em que há uma reação de oxidação (perda de elétrons) e outra reação de redução (ganho de elétrons). O local em que ocorre a oxidação é denominado de anodo, enquanto o local onde ocorre a redução é o catodo.
Considerando um metal genérico "M", identifique o item CORRETO.
	
	
	
	
	Reação de redução: M ⇒ Mn+ + ne- (anodo)
	
	 
	Reação de oxidação: M ⇒ Mn+ - ne- (anodo)
	
	 
	Reação de oxidação: M  ⇒ Mn+ + ne- (anodo)
	
	
	Reação de redução: Mn+ + ne- ⇒ M (anodo)
	
	
	Reação de oxidação: M ⇒ Mn+ + ne- (catodo)
		3.
		Entre as medidas utilizadas para se evitar a correção galvânica, podemos citar, com EXCEÇÃO de:
	
	
	
	 
	Adotar um anodo de sacrifício com material mais nobre que os outros dois materiais que já participam da estrutura.
	
	 
	Isolar os dois metais que participam do componente para que não tenham contato.
	
	
	Adotar uma razão entre áreas anodo/catodo o maior possível
	
	
	Colocar em contato metais que estejam próximos na série galvânica.
	
	
	Tentar isolar eletricamente os dois metais que construirão a junção. Adotar um terceiro metal com características anódicas mais acentuadas que os outros dois metais que participam do componente.
		4.
		O aço inoxidável é um material apresenta altos teores de cromo (~11%) em solução sólida,o que permite ao mesmo quando em contato como oxigênio formar uma fina camada de óxido de cromo, tão fina que se torna imperceptível ao olho humano, protegendo-o contra a corrosão. Identifique o item que apresenta a CORRETA denominação deste fenômeno.
	
	
	
	 
	Passivação.
	
	 
	Ativação.
	
	
	Abrasão.
	
	
	Corrosão.
	
	
	Cementação.
		5.
		A composição de eletrodos metálicos e soluções eletrolíticas é denominada de pilha eletrolítica. No caso particular de eletrodos de Fe-Cu, como exemplificado na figura, identifique a o item CORRETO.
	
	
	
	
	Reação de oxidação: Fe ⇒ Fe2+ + 2e- (catodo)
	
	 
	Reação de oxidação: Fe ⇒ Fe2+ + 2e- (anodo)
	
	
	Reação de redução: Cu2+ ⇒ Cu + 2e- (catodo)
	
	
	Reação de oxidação: Fe + 2e- ⇒ Fe2+ (anodo)
	
	
	Reação de redução: Cu2+ + 2e-⇒ Cu (anodo)
		6.
		Existem diversos casos de fratura sob corrosão, entre os quais aquele que ocorre tipicamente em aços inoxidáveis (a) em atmosfera de cloreto de sódio e nas ligas de cobre, como os latões (b), em ambiente amoniacal, como observado na figura a seguir.
Identifique a opção que menciona corretamente o tipo de corrosão de que trata o texto anterior:
	
	
	
	 
	Corrosão sob tensão.
	
	
	Corrosão sob fadiga.
	
	 
	Fragilização por hidrogênio.
	
	
	Corrosão galvânica.
	
	
	Corrosão-erosão.
		7.
		A série galvânica dos elementos e substâncias descreve a maior ou menor susceptibilidade destes em se comportar como anodo ou catodo . Entre os elementos a seguir, selecione aquele que apresenta MAIOR caráter anódico:
	
	
	
	 
	Magnésio.
	
	
	Ouro.
	
	
	Zinco.
	
	
	Chumbo.
	
	
	Platina.
Aula 9 
		1.
		A mecânica da fratura linear elástica - MFLE é utilizada em conjunto com as modelagens químicas para compreensão do fenômeno da corrosão, sendo ferramenta essencial no entendimento das condições que conduzem a fratura. Com relação a MFLE só NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	O valor de KIEAC de aços e ligas de titânio aparece bem definido no gráfico obtido por este ensaio para obtenção de KIC.
	
	
	O dispositivo adaptado para utilização em meio corrosivo possui uma célula de corrosão com solução que simula o efeito do ambiente em que a peça irá operar.
	
	 
	O valor de KIEAC para ligas de alumínio é o que possui maior definição no gráfico obtido por este ensaio para obtenção de KIC.
	
	 
	Embora seja um método consagrado para determinação em laboratório do valor de KIC, descrito na norma ASTM E-399, sua variação para utilização em ambientes corrosivos não se encontra ainda normatizada,
	
	
	Na adaptação do método para uso em corrosão, constata-se que existe um valor K abaixo do qual não ocorre crescimento subcrítico de trinca (KIEAC do material, onde EAC é - "Environment Assisted Cracking").
		2.
		Existe um tipo de corrosão que afeta as borrachas como o estireno e o nitrilo butadieno entre outros (figura a seguir). Na presença de ozônio, o fenômeno se torna mais intenso, uma vez que este composto afeta as ligações duplas presentes nestes compostos, diminuindo a resistência mecânica dos mesmos.
Identifique a opção que menciona corretamente o tipo de corrosão de que trata o texto anterior:
	
	
	
	 
	Corrosão sob tensão.
	
	 
	Corrosão sob fadiga.
	
	
	Fragilização por hidrogênio.
	
	
	Corrosão galvânica.
	
	
	Corrosão-erosão.
		3.
		Considerando o fenômeno da fragilização por hidrogênio, podemos afirmar, com EXCEÇÃO de:
	
	
	
	
	A susceptibilidade dos materiais a este fenômeno é variável. Para aços de altíssima resistência mecânica (1.600 MPa), o hidrogênio presente no ar atmosférico pode gerar significativa diminuição KIEAC.
	
	
	As ligas de estrutura atômica cúbica de face centrada (CFC) como os aços inoxidáveis austeníticos, as ligas de alumínio e as ligas de cobre possuem boa resistência a fragilização por hidrogênio.
	
	 
	Como forma de minimizar o problema causado pelo hidrogênio, pode-se considerar a execução de tratamento térmico que promova a difusão do hidrogênio através da rede cristalina e sua consequente saída do material.
	
	 
	O hidrogênio molecular H2, assim como hidrogênio atômico, H, provoca o que normalmente denominamos de "fratura por fragilização por hidrogênio".
	
	
	Este tipo de fragilização ocorre quando o hidrogênio atômico encontra-se inserido na rede cristalina do material.
		4.
		A susceptibilidade do material à fratura assistida pelo ambiente é verificada por ensaios com corpos lisos, submetidos a ambientes degradadores, que simulam o ambiente no qual o material será utilizado, como mostrado na figura a seguir. O ensaio registra o tempo em função da carga utilizada, determinando o tempo em que a fratura se manifestará no material naquelas condições.
Com relação a esse ensaio, NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	 
	A mecânica da fratura linear elástica - MFLE e seus elementos, entre os quais o fator de intensidade de tensões (K), juntamente com as informações obtidas em ensaios (e interpretadas considerando suas limitações) não oferece ferramentas aos engenheiros projetistas na construção de estruturas que venham a trabalhar em meios agressivos.
	
	
	Existem casos em que o material na forma de corpo de prova liso (sem entalhes ou defeitos superficiais) apresenta grande resistência à fratura sob as condições de ensaio, porém baixíssima resistência se há a presença de entalhes ou mesmo o surgimento de formas semelhantes a estes, como os pites de corrosão.
	
	
	As técnicas utilizadas nos ensaios não permitem discriminar o tempo de nucleação e propagação de trincas, registrando apenas o tempo entre o início do ensaio e a fratura do material.
	
	 
	Dois corpos de prova fabricados com o mesmo material submetidos às mesmas condições podem apresentam tempos complemente diferentes distribuídos entre os fenômenos de nucleação e propagação de trincas.
	
	
	Um dos corpos de prova (em uma sequência de corpos de prova), por exemplo, pode apresentar grande resistência a nucleação, porém baixíssima resistência a propagação; no outro, poderemos ter uma inversão deste comportamento, ou seja, baixa resistência a nucleação e alta resistência a propagação de trinca.
		5.
		Com relação ao fenômeno da "fadiga assistida pelo meio ambiente", NÃO podemos afirmar:
	
	
	
	
	A frequência dos esforços cíclicos influencia a fadiga sob corrosão, pois quanto menor a frequência, maior o tempo em que a trinca ficará submetida a esforços trativos e, portanto, aberta, sendo exposta a atmosfera oxidante.
	
	
	A corrosão por pites cria pequenos orifícios na superfície do material, fazendo o papel de pequenas trincas superficiais.
	
	
	Formas de evitar a fadiga sob corrosão conjugam as formas vistas de se evitar o fenômeno da corrosão em conjunto com o fenômeno da fadiga.
	
	
	As formas de corrosão desempenham papel fundamental neste fenômeno, criando concentradores de tensão.
	
	 
	A fadiga sob corrosão é uma rara ocorrência em peças metálicas que operam em ambientes de atmosfera salina.
Aula 10 –
		1.
		Na seleção de materiais que envolvem esforços cíclicos, utilizamos:
	
	
	
	
	A tenacidade a fratura crítica.
	
	
	A tenacidade a fratura.
	
	 
	A expressão da/dN.
	
	
	A expressão de Larson-Miller.
	
	 
	Os gráficos de concentradores de tensão.
		2.
		Na seleção de materiais que envolvem tensão e temperatura, utilizamos:
	
	
	
	 
	A expressão da/dN.
	
	 
	A expressão de Larson-Miller.
	
	
	A tenacidade a fratura crítica.
	
	
	A tenacidade a fratura.
	
	
	Os gráficos de concentradores de tensão.
		3.
		Considere uma placade alumínio de comprimento semi-infinito (muitas ordens de grandeza superior ao comprimento "a" da trinca), como mostra a figura a seguir.
Considerando que o comprimento inicial da trinca é igual a 2 mm, calcule o número de ciclos para a trinca atingir o comprimento de 8mm. Considere também que a placa é submetida a uma tensão cíclica entre 10 MPa e 70 MPa, que o expoente da Lei de Paris é 3 e que o valor de ∆K para da/dN = 10-9 m/ciclo é 3,0 MPa.
OBS: Assuma que Y=1,1 e considere que o número de ciclos é dado por:
	
	
	
	 
	80.000 ciclos aproximadamente.
	
	
	60.000 ciclos aproximadamente.
	
	
	50.000 ciclos aproximadamente.
	
	
	70.000 ciclos aproximadamente.
	
	
	40.000 ciclos aproximadamente.
		4.
		Uma peça quadrada de lado igual a 50mm, espessura igual a 20mm foi fabricada com aço SAE 1020. Para prendê-la a parede, foi feito um furo circular central de diâmetro igual a 10mm, pelo qual passará um parafuso, como na figura a seguir.
Sabendo-se que a força a ser aplicada na mesma é igual a 100 kN, e que o limite de escoamento do aço é 200MPa, determine a tensão máxima nos arredores do furo.
	
	
	
	 
	313 MPa.
	
	 
	250 MPa.
	
	
	300 MPa.
	
	
	150 MPa.
	
	
	100 MPa.
		5.
		Um aço inoxidável será utilizado na fabricação de uma peça que será submetida a tensão de 150MPa a temperatura de 900K. Com base nas informações fornecidas, determine aproximadamente a vida do componente até a ruptura.
OBS: O parâmetro de Larson-Miller é fornecido pelo gráfico da figura a seguir.
	
	
	
	 
	191 horas.
	
	
	161 horas.
	
	
	181 horas.
	
	 
	151 horas.
	
	
	171 horas.
		6.
		Na seleção de materiais que envolvem propagação de trinca a partir de tensão crítica, utilizamos:
	
	
	
	 
	A expressão da/dN.
	
	
	Os gráficos de concentradores de tensão.
	
	
	A expressão de Larson-Miller.
	
	
	A tenacidade a fratura.
	
	 
	A tenacidade a fratura crítica.