Mecânica da Fratura e Fratura por Fluência e Corrosão

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Fratura dos Materiais
Prof. João Mattos
Aula de Revisão: Aula 6 a aula 10
Mecânica da Fratura – Conceitos Iniciais
Enunciado
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. 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 se o mesmo é adequado a esta aplicação.
 
Mecânica da Fratura – Conceitos Iniciais
Resolução
Mecânica da Fratura – Conceitos Iniciais
Resolução
Fratura por Fluência
Enunciado
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. 
Fratura por Fluência
Resolução
 
Observando o gráfico anterior, tem-se que para a tensão mencionada, o parâmetro de Larson-Miller é igual a 33.000.
Utilizando a expressão m =T (C+logtr), tem-se:
33.000 =950 (33+logtr)  34,74=33+ logtr  logtr= 34,74 -33  logtr= 1,74  
tr= 101,74 54,95 horas.
Fratura por Corrosão
A figura mostra um parafuso de aço 1020 que prende uma chapa de aço inoxidável localizada nos arredores de ambiente marinho altamente corrosivo. Ao longo de alguns meses, o aço terá sofrido perda de material, ocorrendo a diminuição da seção reta do parafuso e consequente fratura. Neste contexto, descreva possíveis de se evitar a corrosão e a consequente fratura.
Enunciado
Fratura por Corrosão
Resolução
 
O enunciado descreve o contato de dois metais situados em níveis diferentes na série galvânica, o que motivará a corrosão galvânica entre os mesmos. Para minimizar o efeito corrosivo, podemos adotar as seguintes medidas:
- 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 mencionados no enunciado, permitindo que este seja consumido e poupando os dois tipos de aço essenciais ao funcionamento da estrutura.
Fratura por Fluência
Enunciado:
A figura a seguir mostra o a aeronave francês-britânica “Concorde”. Único avião a realizar voos comerciais acima da velocidade do som, atingindo Mach 2 (duas vezes a velocidade do som – 2.220Km/h), sendo capaz de fazer a distância entre Paris e Nova York em 3 horas e meia (em avião convencional, a distância é percorrida entre 7 e 8 horas). Quando o Concorde atingia Mach 2, podia-se verificar temperaturas na ordem de 100oC em suas asas, que estavam submetidas a tração e compressão cíclicas. Neste contexto, descreva os possíveis mecanismos de criação de trincas e deformação plástica.
Fratura por Fluência
Resolução:
Fratura por Fluência
Resolução:
Há dois mecanismos atuando na aeronave, um referente a esforços cíclicos, característicos em qualquer avião, o que nos conduz ao fenômeno da fadiga e outro referente a criação de temperaturas elevadas nas asas do engenho, o que facilita a movimentação de diversas estruturas/defeitos microscópicos, na ordem de grandeza atômica, como lacunas, discordâncias e contornos de grão se, resultando em deformações plásticas macroscópicas, o que conhecemos como fluência.
Fratura por Fluência
Efeitos da Tensão e da Temperatura na Fluência
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, para temperaturas superiores, teremos algumas consequências com o aumento da temperatura e a tensão.
Fratura por Fluência
Efeitos da Tensão e da Temperatura na Fluência
- Aumento da deformação inicial.
- Aumento da taxa no período de fluência estacionária.
- Diminuição do tempo de vida do corpo de prova até a ruptura.
Fratura por Corrosão (Parte II)
Enunciado
A micrografia a seguir mostra microtrincas de um material fabricado com aço inoxidável austenítico submetido a ambiente marinho e a grandes cargas. Neste contexto, descreva possíveis maneiras de se evitar a corrosão e a consequente fratura.
Fratura por Corrosão (Parte II)
Resolução
o corpo de prova em questão está submetido a corrosão sob tensão, ou seja, o tipo de corrosão observada em estruturas sob a cargas em ambientes corrosivos. Uma das formas de minimizar este efeito é redimensionar a carga aplicada ao componente, diminuindo a intensidade do fenômeno.
João Marques de Moraes Mattos 
O docente é graduado pelo Instituto Militar de Engenharia – IME e concluiu o doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela Universidade Federal do Rio de Janeiro em 2003. Atualmente é professor da universidade Estácio de Sá e do Instituto Militar de Engenharia – IME. Atua na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em cerâmicos avançados.
http://lattes.cnpq.br/6456132028816817
Fratura por Fluência
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