AULA 04 - Fadiga

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Projetos de Elementos de Máquinas 
 
 
 Fadiga 
Prof° Paulo S. Oliveira – 1° sem. 2016 
FADIGA 
Prof° Paulo S. Oliveira 
FADIGA 
Prof° Paulo S. Oliveira 
•Concepto de Fadiga 
•Ensaio de Fadiga 
•Fatores de Influência 
FADIGA 
Prof° Paulo S. Oliveira 
Os materiais, particularmente os metais, 
quando submetidos a tensões flutuantes 
ou repetitivas (esforços cíclicos ), 
rompem-se a tensões muito inferiores 
àquelas determinadas nos ensaios de 
tração. (Cargas estáticas). 
 
A ruptura que ocorre nessas condições 
de esforço dinâmico é conhecida como 
ruptura por fadiga. 
 
Em estruturas e equipamentos como 
pontes, aviões, veículos, entre outros, 
quando submetidos a contínuos 
esforços dinâmicos e vibrações, o 
fenômeno da fadiga passou a 
representar o 90% das falhas em serviço 
de componentes metálicos. 
FADIGA 
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Os materiais poliméricos e os 
cerâmicos são também 
susceptíveis à ruptura por fadiga. 
Na maioria das vezes, não se 
considera a fadiga em cerâmicos, 
pois esses materiais costumam 
falhar em decorrência de sua baixa 
tenacidade à fratura. 
 
A falha por fadiga é 
particularmente imprevisível pois 
acontece sem que haja qualquer 
aviso prévio. 
FALHA POR FADIGA 
Variação da tensão com o tempo 
FALHA POR FADIGA 
Variação da tensão com o tempo 
ENSAIO DE FADIGA 
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Consiste na aplicação de carga cíclica 
em corpo-de-prova apropriado e 
padronizado segundo o tipo de ensaio a 
ser realizado. 
 
Flexão Rotativa 
Corpos de prova segundo a 
norma ASTM (E1823, E1150, 
E466) 
ENSAIO DE FADIGA 
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ENSAIO DE FADIGA 
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Flexão Rotativa 
ENSAIO DE FADIGA 
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Tração – Compressão Cisalhamento 
RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA 
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(Curva S-N ou Curva Wöhler) 
 
Este ensaio é capaz de fornecer 
dados quantitativos quanto às 
características de um material ou 
componente suportar por longos 
períodos, cargas repetitivas e/ou 
cíclicas sem se romper. 
 
Os principais resultados do ensaio 
são: 
Limite de Resistência à Fadiga (σRf) 
Resistência à Fadiga (σf) 
Vida em Fadiga (Nf) 
Os resultados do ensaio podem 
variar devido a uma diversidade de 
fatores. 
 
O ensaio pode ser dividido em 
Fadiga de Baixo Ciclo (ruptura < 104 
ciclos) e Fadiga de Alto Ciclo (para 
os casos acima desse limite) 
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RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA 
 
(Curva σ – N ou Curva Wöhler) 
 
 
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RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA 
 
(Curva σ – N ou Curva Wöhler) 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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A ruptura do componente 
em serviço ocorre em 03 
etapas distintas: 
 
1. Nucleação da Trinca; 
2. Propagação Cíclica da 
Trinca (Fenômeno 
Lento) 
3. Falha Catastrófica 
(Fenômeno Rápido). 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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FRATURA EM FADIGA 
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Nucleação da Trinca: 
 
Regiões de alta 
concentração de tensões. 
 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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Nucleação da Trinca: 
 
Defeitos de Superfície. 
(Ranhuras, pequenas 
trincas de usinagem, 
mau acabamento 
superficial, etc.) 
 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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Nucleação da Trinca: 
 
Defeitos na Microestrutura 
(Inclusões, porosidade 
acentuada, defeitos de 
solidificação, pontos de 
corrosão, etc) 
 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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Propagação Cíclica da Trinca: 
 
Devido à concentração local 
da tensão causada pelos 
mecanismos antes citados, 
ocorre uma deformação 
plástica cíclica causada pela, 
mesmo com tensão nominal 
abaixo do limite elástico. 
 
 
 
FRATURA EM FADIGA 
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Ruptura Catastrófica: 
 
Durante o período de serviço o 
componente encontra-se 
sujeito a mudanças abruptas de 
carga de fadiga. Essas 
mudanças registram-se na 
macroestrutura da superfície de 
fratura através de marcas que 
recebem o nome de “Marcas de 
Praia”. 
 
 
 
FATORES DE INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA 
EM FADIGA 
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Efeitos Superficiais: 
 
Rugosidade da superfície; 
 
Variações na resistência à 
fadiga na superfície 
(tratamentos superficiais); 
 
Variações na tensão 
residual da superfície. 
 
 
 
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FATORES DE INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA 
EM FADIGA 
 
Fatores de Projeto: 
 
Qualquer marca ou descontinuidade 
geométrica pode agir como um 
concentrador de tensões e como ponto 
potencial de inicio de uma trinca de 
fadiga (furos, rasgos de chaveta, etc.) 
 
 
 
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Ambiente: 
 
• Ataque químico 
(Fadiga por 
Corrosão). 
• Temperatura 
 
 
 
FATORES DE INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA 
EM FADIGA 
ESTIMATIVA MATEMATICA DA FADIGA 
ESTIMATIVA MATEMATICA DA FADIGA 
ESTIMATIVA MATEMATICA DA FADIGA 
ESTIMATIVA MATEMATICA DA FADIGA 
DETERMINAÇÃO 
DA TENSÃO X 
NÚMERO DE 
CICLOS 
[Fig. 7.6. Shigley] 
LINHA DE GOODMAN 
 
[Cap. 8 - Juvinall] Estudar no livro !!!!!!!!!!!! 
Goodman 
Referência Bibliográfica 
Básica 
 JUVINALL, Robert & MARSHEK, Kurt M., Projeto de Componentes de 
Máquinas, Rio de Janeiro: Editora LTC, 2008. 
 http://www.feng.pucrs.br/~schroeder/ 
Prof° Paulo S. Oliveira 
OBRIGADO PELA ATENÇÃO! 
Prof° Paulo S. Oliveira