lista fratura final

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Primeira lista 
1. Modo de fratura dúctil: Deformação plástica, formação de pequenas cavidades (microvoids), 
coalescência das cavidades formando trinca, propagação da trinca e fratura final com ângulo de 45º relativo 
à aplicação da tensão na borda por cisalhamento. A aparência da superfície fraturada é fibrosa e escura. 
Modo de fratura frágil: Sem deformação aparente e rápida propagação da trinca. A fratura se dá por clivagem 
(rompimento das ligações atômicas), aparência da superfície fraturada é lisa, plana e brilhante. 
2. Fratura por fluência se dá ao longo do tempo em materiais sob tensão e em ambiente com altas 
temperaturas, de pelo menos 40% da temperatura de fusão do material. Se inicia com deformação plástica 
abaixo do limite elástico devido à grande mobilidade dos átomos, escorregamento de discordâncias, 
surgimento de novos sistemas de escorregamento e formação de subgrãos, deslizamento de contornos de 
grão e a difusão de lacunas: Se dá em 3 fases: Estágio I: Deformação decrescente devido ao encruamento 
inicial. Estágio II: Deformação constante devido a recuperação (libertação das discordâncias). Estagio III: 
Deformação crescente, estricção e fratura. Alta movimentação de discordâncias. 
3.Fratura por corrosão tensão- Fratura de material sob tensão em ambientes agressivos. Ocorre pelos 
processos de nucleação e progressão. A nucleação se dá quando da exposição do material ao ambiente 
corrosivo durante certo tempo onde em sulcos pré-existentes a corrosão se dá início. Como os contornos 
de grãos são regiões de alta energia, a corrosão se acelera nesses pontos levando a uma fratura 
intergranular. 
4.Fratura corrosão fadiga - Fratura de material sob tensão cíclica em ambientes agressivos. Sinergia entre 
esforços cíclicos e meios corrosivos. Se processa na maioria das vezes por corrosão localizada (pites ou 
presença de hidrogênio) onde se nucleia a trinca por fadiga. O micro mecanismo se dá por formação de 
micro intrusões e extrusões (bandas de escorregamento) na superfície do material proporcionando 
deformação localizada que origina a trinca. 
6. pergunta anterior influencia-O estado de tensão é determinado pela espessura do material, em 
pequenas espessuras (~2mm) temos predominância de deformação plástica na frente da trinca e um estado 
plano de tensão (pouca resistência ao processo de deformação plástica já que temos estado triaxial de 
deformação), assim a fratura dar-se-á pelo mecanismo dúctil. Aqui temos mais deformação do que tensão. 
Quando temos um material mais espesso, há uma maior resistência na ponta da trinca a deformação plástica 
devido ao estado planar de deformação (triaxial de tensão), dessa forma o mecanismo de fratura dar-se-á 
de forma frágil. Aqui temos mais tensão do que deformação. 
7. A tenacidade varia com a espessura devido a mudança de um estado plano de tensão em espessuras 
menores para um estado plano de deformação (triaxial de tensão) para espessuras maiores, onde a tensão 
trativa máxima é muito mais alta. Para espessuras menores se aplica a mecânica da fratura elastoplástica 
e para espessuras maiores a mecânica da fratura linear elástica. Resumindo, essa variação da tenacidade 
com espessura é devido a variação do estado de tensões ao redor da trinca. 
8. DAF - Ele foi elaborado para aços com baixa resistência mecânica, contudo pode ser aplicado a ligas que 
tem transição dúctil-frágil. 
9.elaboração DAF- Através de sucessivos ensaios de corpos de prova com diferentes tamanhos de falhas 
e sob diferentes temperaturas. Os dados foram cruzados com o corpo de prova sem defeito sob as mesmas 
mudanças de temperatura. O diagrama apresenta a variação da tensão máxima (limite de resistência) e da 
tensão de escoamento com a variação das temperaturas do ensaio. 
10. Variaveis DAF - Observando o diagrama FAD, são elas: temperatura, tensão aplicada, tamanho da trica 
e modo de fratura (dúctil ou frágil). 
11. O uso do diagrama é destinado a análise de fratura. A presença de uma falha no componente baixa 
muito o limite de resistência, aumentando a temperatura de transição. Existem 2 tipos de diagramas FAD, o 
de uso mais prático se apresenta na figura 2. Neste, a parir do tamanho da falha e da temperatura de 
operação do componente, determina-se quanto da tensão de escoamento o componente pode suportar. O 
diagrama da figura 1 dá ideia do comportamento do limite de resistência do componente com falha pequena 
e grande em relação a um componente sem falha. A saber, na figura 1: A curva BCD é a curva da tensão 
limite de resistência para um componente com uma pequena falha. A curva HJKL é a curva da tensão limite 
de resistência para um componente com uma grande falha. A curva EF é a curva da tensão limite de 
resistência para um componente com uma falha de tamanho médio. A curva JKL é a curva CAT (Crack-
arrest Temperature). Esta curva define as temperaturas de parada de propagação da falha (maior 
temperatura onde uma fratura instável pode ocorrer). Pontos a sua direita não há propagação de falha. Área 
hachurada em laranja representa faixa de temperatura e tensão onde ocorrerá fratura frágil. Área hachurada 
em verde representa faixa de temperatura e tensão onde a fratura se inicia de forma dúctil e se propaga de 
forma frágil. Área hachurada em vermelho representa faixa de temperatura e tensão onde a fratura é dúctil 
não importando a presença ou tamanho da falha. A falha não se propaga de forma instável. Área hachurade 
em azul representa faixa de temperatura e tensão onde não haverá propagação da falha, não importando 
seu tamanho. NTD: Temperatura de ductilidade nula. Temperatura mais alta onde uma fratura por clivagem 
poderá ocorrer a partir de uma pequena falha. FTE: Temperatura de transição elástica. Temperatura mais 
alta onde a partir de tensões elásticas a trinca poderá se propagar. Acima desta temperatura haverá 
deformação plástica. FTP: Temperatura de transição plástica. Maior temperatura que uma fratura se inicia 
de forma plástica e se propaga de forma frágil (por clivagem). Acima desta temperatura só fratura dúctil e 
estável. 
 
12.Limitação DAF - A limitação é que sua aplicação se limita apenas a materiais que apresentam transição 
dúctilfrágil. 
13. Ensaios de natureza dinâmica tem carácter mais fragilizante que ensaios estáticos. Dessa forma, as 
curvas do diagrama FAD seriam deslocadas para esquerda em ensaios estáticos, isto é, o material 
suportaria tensões maiores sob temperaturas mais baixas. 
14. NDT: Temperatura de ductilidade nula. Temperatura de trabalho acima desta, a fratura não se propaga 
instavelmente a partir de uma falha pequena. NDT+30: Temperatura de trabalho na qual aplicando-se uma 
tensão de metade da tensão de escoamento do material não haverá propagação instável de trinca. FTE: 
Temperatura de transição elástica. É a NDT+60. Temperatura de trabalho na qual aplicando-se uma tensão 
menor ou igual a tensão de escoamento do material não haverá propagação instável de trinca. FTP: É a 
NDT+120. Temperatura de transição plástica. Acima desta temperatura a fratura é de natureza dúctil. Entre 
NDT+60 e NDT+120 a propagação é estável para tensões acima da tensão de escoamento do material. 
15. DAF e espessura - De acordo com o campo de tensões ao qual o material está submetido considera-
se ele como espesso ou não. Materiais onde se encontram em estado plano de deformação são 
considerados espessos (chapa grossa). Materiais em estado plano de tensões são considerados finos 
(chapa fina). Como o diagrama FAD analisa a prevenção de fraturas instáveis por clivagem em baixas 
temperaturas em aços de baixa resistência (ou materiais que apresentam transição dúctil-frágil), a MFLE é 
aplicada. Neste caso, considera-se pequenas deformações plásticas à frente datrinca e a análise se dá em 
elementos sob estado plano de deformação (chapa grossa). 
16.Comportamento das tensões - A tensão de escoamento não se altera com a presença de trica, mas 
sofre um aumento com o decréscimo da temperatura devido a menor mobilidade dos átomos. Já o limite de 
resistência muda completamente com a presença de uma falha, ele sofre uma queda brusca com o 
decréscimo de temperatura. A falha como concentrador de tensão se intensifica em baixas temperaturas. A 
figura abaixo demostra as curvas do limite de resistência de uma falha pequena e de uma falha grande. 
17. Como o componente pode apresentar trinca, determina-se pelo pior caso, usando a curva CAT, então 
temos que: (ver diagrama FAD abaixo). 
1) Para uma temperatura de aproximadamente NDT+10ºF uma tensão de ¼ da tensão de escoamento do 
componente. 
2) Para uma temperatura de aproximadamente NDT+30ºF uma tensão de ½ da tensão de escoamento do 
componente. 
3) Para uma temperatura de aproximadamente NDT+60ºF uma tensão de no máximo a tensão de 
escoamento do componente. 
18. De acordo com o diagrama FAD, 30 mm = 1,18”. Então, para o pior caso, com uma temperatura igual a 
NDT temos que um carregamento seguro seria aquele até ¾ da tensão de escoamento do material. Ver 
diagrama FAD abaixo. 
19. Ver diagrama FAD abaixo para (a) e (b) a. 10mm = 0,4”. Consultando o diagrama FAD e para a pior 
situação (temperatura de operação igual a NDT), temos que a tensão segura de operação será tensões 
abaixo da de escoamento do material. b. 250mm = 9,8”. Novamente de acordo com o diagrama FAD, a 
tensão segura será de ½ da tensão de escoamento do material. 
Lista 2 
1. Impotancia MF - Normalmente os projetos de engenharia trabalham com a tensão de escoamento 
acrescido de um fator de segurança para evitar o colapso plástico do elemento. No entanto há situações em 
que o elemento pode vir a colapsar com tensões muito inferiores as de escoamento. Daí a importância do 
estudo da mecânica da fratura na determinação de cargas seguras em elementos sob diferentes tipos de 
carregamentos, defeitos, operações e condições ambientais. 
2. a) Mecânica da Fratura Linear Elástica: Não prevê deformações plásticas, isto é, é o estudo da fratura 
que ocorre sem extensa deformação plástica a frente do defeito. Como base usa o fator intensidade de 
tensão (KC). b) Mecânica da Fratura Elasto-Plástica: Estuda casos de fratura em materiais que 
apresentam considerável deformação plástica quando solicitados. Como base usa CTOD (Crack Tip 
Opening Displacement) e a Integral J. 
3. 3.1. Fator de concentração de tensão: É o fator entre a tensão máxima em um concentrador de tensão 
(descontinuidade geométrica) e a tensão aplicada, denomina-se Kt. É um fator teórico dependente da 
geometria e do modo de carregamento. Não depende da magnitude do carregamento nem das propriedades 
do material. 
3.2. Fator de intensidade de tensão: É o fator KC, uma propriedade intrínseca do material que está 
relacionado com a energia acumulada pelo material antes de uma trinca presente propagar. Não dependa 
da geometria do material. Esse fator é um limite superior para o fator concentração de tensão Kt no qual a 
trinca se propagará instavelmente. 
3.3. Tenacidade à fratura: É o quanto um material com descontinuidade geométrica (Ex. trinca) pode 
armazenar energia sem que a trinca se propague instavelmente. É o fator de intensidade de tensão KIC. 
3.4. Estado plano de tensão: Estado em que a tensão segundo um dos eixos é considerada nula. 
3.5. Estado plano de deformação: Estado em que a deformação segundo um dos eixos pode ser 
considerada nula. 
3.6. Estado hidrostático: Estado de tensões onde há equilíbrio, ou seja, as tensões são iguais em todas as 
direções. 
3.7. Fratura por clivagem: É um tipo de fratura frágil onde há a quebra das ligações atômicas (pode ser 
intergranular e transgranular). 
3.8. Fratura Intergranular: Fratura do tipo frágil, onde a fratura se dá pelos contornos de grão. 
3.9. Fratura transgranular: Fratura do tipo frágil que ocorre através dos grãos (atravessa os grãos). 3.10. 
Fratura dúctil: Fratura na qual há grande deformação plástica. 
3.11. Fratura frágil: Fratura na qual há pouca ou nenhuma deformação plástica. 
3.12. Rios de clivagem: São marcas microscópicas em fraturas frágeis que indicam o sentido local de 
propagação da fratura. 
3.13. Zona estirada: Processo de cegamento da trinca na fase inicial de carregamento em um ensaio CTOD 
no qual corresponde ao arredondamento da ponta da trinca devido a deformação plástica localizada. 
3.14. Lábio de cisalhamento: Região inclinada (≅.. 45º) junto a borda em uma fratura dúctil onde a tensão 
de cisalhamento é máxima. 
3.15. Delaminations: Fratura que ocorre devido a desaderência entre camadas provocado por tensões fora 
do plano. 
3.16. Marcas de Sargento: Marcas em formato de V que apontam para a origem de uma fratura por fadiga. 
3.17. Dimples: São micro alvéolos ou micro cavidades presentes na superfície de uma fratura dita dúctil. 
3.18. Fratura controlada por tensão: É o modo de fratura onde o material tem restrição a deformação 
plástica passando a fraturar-se fragilmente. 
3.19. Fratura controlada por deformação: É um modo de fratura típico de uma fratura dúctil, onde a 
deformação plástica rege todo o processo. 
3.20. CTOD: Crack tip opening displacement é uma propriedade do material que mede a sua tenacidade à 
fratura de acordo com sua espessura, isto é, o quanto um material de dada espessura com uma trinca 
preexistente resiste antes do crescimento instável da trinca. O CTOD é definido pela determinação da 
abertura crítica na ponta da trinca (�� ). Quanto maior �� maior a tenacidade. 
4. K propriedade - Quando não há dependência com a geometria do material, e está relacionado a energia 
acumulada pelo material antes de uma trinca presente propagar. Ou seja, uma vez que a espessura excede 
uma dimensão crítica, o valor de KIC torna-se relativamente constante e este valor, KIC, é uma propriedade 
verdadeira do material que é chamada de tenacidade à fratura do plano de deformação. Então, K pode ser 
entendida como propriedade do material quando o mesmo for espesso (Y tende a 1 quando W é muito 
grande). Y= Fator adimensional que depende da configuração geométrica do corpo de prova, do 
comprimento da trinca com relação à largura e do sentido de aplicação da força. W = Espessura do corpo 
de prova. 
6. Aplicações MF:a) Determinar vida útil de materiais que podem falhar por fadiga. b) Inspeção de junta 
soldada, vasos de pressão e dutos. c) Determinação da tenacidade à fratura de materiais. d) Direciona o 
projeto mecânico para formas e estruturas livres de grandes concentradores de tensões. e) Analisa causas 
de fraturas e meios para evitá-las. f) Determinar faixas de temperaturas seguras para a operação dos 
materiais. 
7.ductil-fragil - O entalhe tipo V tem maior concentração de tensão e maior poder fragilizante, apresentando 
uma temperatura de transição mais alta, sendo assim, mais sensível a temperatura. O entalhe tipo B 
(“keyhole”) tem a menor concentração de tensão apresentando temperatura de transição menor. O entalhe 
tipo C apresenta comportamento intermediário. Em suma, quanto mais fragilizante for o concentrador de 
tensão, mais as curvas de transição serão deslocadas para a direita (serão mais sensíveis a mudança de 
temperatura). 
8. CTOD propriedade - Sim, por que para uma dada espessura o valor do CTOD é invariante. 
9. Limitações da MFLE: 1) A região plástica a frente da trinca deve ser pequena para sua aplicação ser 
válida (consequentemente, inviável para materiais muito dúcteis); 2) Não aplicável a materiais de pouca 
espessura; 3) Não aplicável a materiais sobaltas temperaturas; Limitações da MFEP: 1) Não aplicável a 
materiais frágeis. 2) Baixas temperaturas o material pode se comportar de forma frágil inviabilizando sua 
aplicação. 
10.CTOD - É o valor da abertura na ponta da trinca na qual se inicia a propagação estável da trinca. Não é 
utilizado por que é um valor conservador para aplicação em projetos, sendo o valor do de carga máxima 
aplicável devido ser este o valor em que a trinca se propaga instavelmente. 
11. Fratura assistida pelo ambiente - É o processo, dependente do tempo, em que o material está 
suscetível conjuntamente a meios agressivos e esforços mecânicos. Sim, trabalha-se com o valor de KIC 
da MFLE para esses casos, mostrando-se aceitável para tais condições. Influencia fortemente materiais de 
alta resistência por que tais materiais não deformam plasticamente de forma a acomodar as tensões 
originadas pelo ataque de elementos agressivos (Ex. Hidrogênio), podendo o material a vir colapsar com 
cargas 10% da carga normal que suportaria sem ser agredido por tais elementos. 
12. A adsorção de hidrogênio provoca um mecanismo de fragilização chamado de Adsorption Induced 
Dislocation Emission (AIDE), onde a presença do hidrogênio enfraquece as ligações Inter atômicas e faz 
com que a trinca cresça por emissão de discordâncias na ponta da trinca. 
13. Tensão na frente da trinca - Por que mesmo sem aplicação de tensões externas, a presença do material 
a meios agressivos ou processors de fabricação (ex.: soldagem) pode acumular tensões residuais e pode 
fazer com que a tensão na ponta da trinca seja superior a tensão de escoamento do material e o mesmo 
colapse. Isto é evidenciado principalmente em materiais de alta resistência onde o mesmo não tem 
capacidade de aliviar essas tensões se deformando plasticamente. 
14.Defeito trinca padrão - Por que é um tipo de defeito de maior concentração de tensão, ou seja, mais 
grave. 
15.Curva de projeto - Correlacionar o tamanho de trinca permissível a uma tensão de trabalho. Podendo 
ser usado para analisar quais níveis de tensões são aceitos para o tamanho de trinca identificado; qual 
tamanho de defeito admissível para a tensão de trabalho; e ainda como critério de seleção de materiais. 
16. Transição dúctil-fragil a) A composição química do metal (pureza, elementos de liga e %C em aços); 
b) Estrutura cristalina do metal; c) Direção de laminação; d) Nível de encruamento; e) Tamanho de grão; f) 
Tratamento térmico aplicado; g) Concentradores de tensões.