Trabalho de Fadiga

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UNIVERSIDADE ESTACIO DE SÁ - UNESA
ENGENHARIA MECÂNICA
LUCAS GAVA VASCONCELOS - 201607165074
ENSAIO MECÂNICO DE FADIGA
RIO DE JANEIRO
AGOSTO – 2018
VISÃO GERAL
A maioria das falhas em máquinas acontece 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. Assim, a utilização única das teorias de falha estática pode levar a projetos sem segurança quando as solicitações são dinâmicas. Deste modo, designa-se por fadiga o fenômeno da rotura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação , ou ainda, uma forma de falha que ocorre em estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes em pontes, aeronaves e componentes de máquinas . Assim, o estudo do fenômeno é de importância crucial na concepção de máquinas e estruturas, visto que a grande maioria das roturas observadas em serviço envolve fadiga.
A ruptura por fadiga começa a partir de uma trinca (nucleação) ou pequena falha superficial, que se propaga ampliando seu tamanho, devido às solicitações cíclicas. Quando a trinca aumenta de tamanho, o suficiente para que o restante do material não suporte mais o esforço que está sendo aplicado, a peça se rompe repentinamente. A fratura por fadiga é típica: geralmente apresenta-se fibrosa na região da propagação da trinca e cristalina na região da ruptura repentina.
Figura 1 - Aspecto macroscópico de uma ruptura por fadiga, indicando o ponto de início da trinca e sua propagação.
Normalmente, os ensaios de estudo de nucleação de trincas ou fadiga por desgaste, ou puramente fadiga, são realizados em materiais íntegros em níveis de tensões abaixo da ruptura do material (limite de resistência) e para um número significativo de ciclos (> 102 ciclos). Os ensaios que englobam a preexistência de uma trinca ou defeito superficial (fratura de fadiga) não são abordados simplesmente como fadiga, mas de uma forma mais complexa, envolvendo a mecânica da fratura e a tenacidade à fratura em condições cíclicas.
Figura 2 - Equipamento utilizado para o ensaio de fadiga
Figura 3 - Ensaio de fadiga em aços
Figura 4 - Ensaio de fadiga em aços
CONCEITO FÍSICO 
Na definição de fadiga, destacou-se que ela se deve a esforços cíclicos repetidos. De maneira geral, peças sujeitas a fadiga estão submetidas a esforços que se repetem com regularidade. Trata-se das tensões cíclicas.
A tensão cíclica mais comum é caracterizada por uma função senoidal, onde os valores de tensão são representados no eixo das ordenadas e o número de ciclos no eixo das abscissas. As tensões de tração são representadas como positivas e as tensões de compressão como negativas. A figura a seguir apresenta três tipos de ciclos de tensão.
Os resultados do ensaio de fadiga geralmente são apresentados numa curva tensão-número de ciclos, ou simplesmente curva S-N. O S vem da palavra inglesa stress, que quer dizer tensão, e N representa o número de ciclos.
Figura 5 - Curva S-N
FADIGA EM CABOS UMBILICAIS.
A necessidade de exploração de petróleo em águas profundas exige o emprego de dutos flexíveis com desempenho em fadiga adequado, sendo as armaduras de tração deste tipo de duto as camadas mais críticas para este tipo de solicitação. O ensaio de tração na armadura avalia a confiabilidade estrutural do cabo, dado que estes suportam quase toda à tração e limitam as deformações axiais da estrutura sem prejudicar significamente a flexibilidade. 
Figura 6 -Cabo umbilical
As ondas do mar são responsáveis pela tensão gerada na armadura de ferro do cabo umbilical e por isso I é necessário sempre que for selecionado o aço correto para fazer o cabo, ensaios de tração no laboratório. Estes ensaios são realizados tanto em corpos de prova do aço quanto num protótipo do tubo.
Figura 7 - Ensaio de tração no protótipo
REFERÊNCIAS BIBILIOGRÁFICAS
Van Vlack, L. H., Princípios de Ciência dos Materiais, Michigan – USA, 1964.
Branco, C., Fernandes, A., Castro, P., Fadiga de Estruturas Soldadas, Fundação Calouste Gulbenkian –Lisboa, 1999.
Rosa Edison, Analise da resistência mecânica , UFSC , 2004.