Lista III

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LISTA III
	
	Disciplina: Ciência e Tecnologia dos Materiais - engenharias
Período: 2019.1	– Turno: Noite
Professor(a): Ricardo Henrique
	
	Aluno(a): 	
Os seguintes limites de resistência à tração foram medidos para quatro corpos de prova da mesma liga de aço:
Calcule o limite de resistência à tração médio.
Determine o desvio padrão.
Uma chapa de aço relativamente grande deve ser exposta a tensões cíclicas de tração e compressão com magnitudes de 100 MPa e 50 MPa, respectivamente. Antes de testar, foi determinado que o comprimento da maior trinca superficial é de 2,0 mm (2 X 1O-3 m). Estime a vida em fadiga para esta chapa se a sua tenacidade à fratura em deformação plana é de 25 MPa m1/2 e os valores de m e A são de 3.0 e 1,0 X 10-12, respectivamente, para ΔƠ em MPa e a em m. Suponha que o parâmetro Y seja independente do comprimento da trinca e que tenha um valor de 1,0.
Tabulados abaixo encontram-se dados que foram coletados a partir de uma série de ensaios de impacto Charpy com um ferro fundido dúctil:
Determine uma temperatura de transição dúctil-frágil como sendo aquela temperatura que corresponde à média entre as energias de impacto máxima e mínima.
Determine uma temperatura de transição dúctil- frágil como sendo aquela temperatura na qual a energia de impacto é de 80 J.
Obs: Considere uma interpolação linear.
Suponha que o componente de uma asa de avião seja fabricado a partir de uma liga de alumínio que possui uma tenacidade à fratura em deformação plana de 40 MPa m1/2 . Foi determinado que a fratura resulta em um nível de tensão de 365 MPa (53.000 psi), quando o comprimento máximo de uma trinca interna é de 2,5 mm (0,10 pol.). Para esses mesmos componentes e liga, calcule o nível de tensão no qual a fratura irá ocorrer para um comprimento crítico de trinca interna de 4,0 mm (0,16 pol.).
Um componente estrutural na forma de uma placa de grandes dimensões deve ser fabricado a partir de uma liga de aço que possui uma tenacidade à fratura em deformação plana de 77 MPa m1/2 e um limite de escoamento de 1400 MPa (205.000 psi). O limite de resolução das dimensões do defeito do aparelho para detecção de defeitos é de 4.0 mm (0,16 pol.). Se a tensão de projeto é de metade do limite de escoamento e o valor de Y é de 1,0, determine se um defeito crítico para essa placa está ou não sujeito a detecção.
Uma grande chapa é fabricada a partir de uma liga de aço que possui uma tenacidade à fratura em deformação plana de 55 MPa m1/2 .Se, durante o seu uso em operação, a chapa está exposta a uma tensão de tração de 200 MPa (29.000 psi), determine o comprimento mínimo de uma trinca de superfície que irá levar à fratura da chapa. Assuma um valor de 1,0 para Y.
Considere uma chapa plana de uma liga metálica que deverá ser exposta a um ciclo repetido de tensões de tração e compressão, para o qual a tensão média é de 25 MPa. Se os comprimentos de trinca superficiais inicial e crítico forem de 0,15 e 4,5 mm, respectivamente, e os valores de me A forem de 3,5 e 2 X 1O-14, respectivamente (para ΔƠ em MPa e a em m), estime a tensão de tração máxima para produzir uma vida em fadiga de 2,5 X 107 ciclos. Assuma que o parâmetro Y possua um valor de 1,4, e que este seja independente do comprimento da fissura.
Considere uma grande chapa plana feita a partir de uma liga de titânio, a qual deva ser exposta a ciclos de tensão e compressão alternados com amplitude de tensão de 100 MPa. Se no início o comprimento da maior trinca de superfície nesta amostra é de 0,30 mm e a tenacidade à fratura em deformação plana é de 55 MPa m 1/2, enquanto os valores de m e de A são de 3,0 e 2 X 10-11. respectivamente (para ΔƠ em MPa e a em m), estime a vida em fadiga nesta chapa. Assuma que o parâmetro Y possua um valor de 1,45 e que este seja independente do comprimento da trinca.
Considere um componente metálico que se encontra exposto a tensões cíclicas de tração e compressão. Se a vida em fadiga deve ser de no mínimo 1 X 107 ciclos e se tem conhecimento de que o comprimento máximo de uma trinca de superfície no início do processo é de 0,01 pol. e de que a tensão de tração máxima é de 15.000 psi, calcule o comprimento crítico para a trinca de superfície. Suponha que o valor de Y seja independente do comprimento da trinca e que este possua um valor de 1,75, e que m e A tenham valores de 2,5 e 1,5 X 10-18, respectivamente, para ΔƠ e a em unidades de psi e pol., respectivamente.
Para uma trinca de aresta em uma chapa com largura finita, Y é uma função da razão entre o comprimento da trinca e a largura da amostra, de acordo com a expressão:
Agora considere uma chapa com largura de 60 mm que está exposta a tensões cíclicas tração-compressão (ciclo de tensão alternada) para os quais Ơ mín = — 135 MPa. Estime a vida em fadiga desta chapa se os comprimentos de trinca inicial e crítico são de 5 mm e 12 mm, respectivamente. Assuma valores de 3,5 e 1,5 X 10-12 para os parâmetros m e A, respectivamente, para em unidades de megapascal e a em metros.
Uma aço de alta resistência mecânica possui uma tenacidade à fratura no estado plano de deformação de 80 MPa m1/2. A chapa feita com esse aço é submetida ciclicamente à tração de 500 MPa e à compressão de 60 Mpa. A chapa deve resistir por dez anos, com ciclo de tensão aplicada em freqüência de uma vez a cada 5 minitos. Determine um procedimento de fabricação e de ensaio que garanta este desempenho.
Um aço de alta resistência tem um limite de escoamento de 1400 Mpa e um KIC = 98 Mpa m1/2. Clacule o tamanho de uma trinca na superfície que causará uma falha catastrófica sob uma tensão aplicada de 0,5 LE.