Aula 3 - Fator de Contração de Tensão Dinâmico

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Fator de Concentração 
de Tensão Dinâmico
Disciplina: Elementos de Máquinas
Profa. Dra. Gabriela Camarinha
Cargas Dinâmicas
Nas situações que envolvem cargas dinâmicas, os materiais
dúcteis comportam-se como frágeis. A velocidade da
propagação da trinca, e consequente fratura frágil, do
mecanismo de falha por fadiga, é tão maior quanto mais
sensível ao entalhe for o material do componente.
DIETER (1976) cita que como resultado do estado triaxial produzido pelo
entalhe, a tensão geral de escoamento de um corpo-de-prova entalhado é maior
do que a tensão de escoamento uniaxial, σe , porque é mais difícil desenvolver a
zona escoada na presença de tensões triaxiais.
Fator de Entalhe à Fadiga
• Os concentradores de tensão geralmente diminuem a vida em
fadiga, criando regiões com estados triaxiais de tensões, causando
restrição à deformação plástica e levando à fragilização do material.
• Kf é o fator de concentração de tensão para fadiga, e é obtido
através da relação entre a resistência a fadiga, para um
determinado número de ciclos, do material não entalhado (σfս) e a
resistência a fadiga do :material entalhado (σfe), como o mostrado:
𝐊𝐟 =
𝛔𝐟𝐞
𝛔𝐟𝐮
𝐊𝐟𝒔 =
𝝉𝒇𝒆
𝝉𝒇𝒖
Os efeitos mais importantes que os entalhes produzem com relação à 
tensões são: 
- Altas tensões localizadas; 
- Um estado triaxial de tensões; 
- Alta deformação localizada; 
- Aumento do gradiente de deformação local. 
Fator de Entalhe à Fadiga
Sabe-se que a nucleação de trincas por fadiga é um fenômeno 
preferencialmente superficial, portanto este gradiente tem papel fundamental 
no processo de iniciação de trinca
Fator de Entalhe à Fadiga
O fator de entalha à fadiga Kf depende:
• da severidade e tipo de entalhe,
• do material,
• do tipo de carregamento ,
• do nível de tensão.
Fator de Entalhe à Fadiga
Sensibilidade ao Entalhe
• A sensibilidade ao entalhe (q) é considerada o grau com o qual um
efeito teórico é realmente obtido na prática.
• o fator de sensibilidade ao entalhe mensura o efeito provocado por
um entalhe na resistência a fadiga de componentes estruturais. Os
valores de q varia, de 0 a 1, sendo que para valores próximos de 1 o
Kf se aproxima do Kt e para q = 0, a peça não tem efeito de
sensibilidade ao entalhe, com Kf=1
Varia de 0≤q≤1 
• q = 0 Sem efeito do entalho (muito dúctil)
• q = 1 Efeito do entalhe significativo (muito frágil)
Sensibilidade ao Entalhe
O valor de q varia com a severidade e tipo do entalhe, com o tamanho do
corpo-de-prova e com a forma do carregamento e, portanto, não é uma
constante do material. A sensibilidade ao entalhe aumenta com a
resistência à tração, ou seja, se a dureza ou resistência de um material for
aumentada por meio de tratamentos térmicos, é possível que seu
desempenho piore em termos da sensibilidade ao entalhe
• 1ª situação limite: q = 0 Kf = 1, ou seja, o material não é sensível ao
entalhe. Logo, a resistência à fadiga do material com entalhe é igual
a resistência à fadiga sem entalhe. Não há aumento da tensão
nominal atuante na peça.
• 2ª situação limite: q = 1 Kf = Kt , ou seja, o material apresenta plena
sensibilidade ao entalhe. É possível determinar o valor de “q”
através de equacionamento e também de gráficos. No curso,
utilizaremos o método gráfico, pois já apresenta as unidades de
resistência à tração no Sistema Internacional e Sistema Inglês.
Sensibilidade ao Entalhe
Sensibilidade ao Entalhe
Sensibilidade ao Entalhe
Exemplo – Norton (2013)
Uma barra retangular com ressalto como na figura, suporta esforços
de flexão alternada. Determine o fator de concentração de tensão
geométrico para as dimensões: D = 2”, d = 1,8” e r = 0,25”.
Sabe-se que o material da barra é um aço UNS G 1015, com
resistência à tração (Sut) = 386 MPa.
Sensibilidade ao Entalhe
Sensibilidade ao Entalhe
Sensibilidade ao Entalhe