Uma peça de aço SAE 1020 estirado a frio sujeita a uma carga axial. Estime:
(a) A resistência para uma espécime de viga rotativa polido correspondendo a ciclos até sua falha.

Passo 1

Vamos resolver um problema de resistência à fadiga de uma peça de aço SAE 1020 submetida a uma carga axial. O objetivo é estimar a resistência para uma espécime de viga rotativa polida que suporta ciclos até a falha. Para isso, vamos utilizar conceitos de resistência à fadiga e a curva S-N, que relaciona a tensão aplicada com o número de ciclos até a falha.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é resistência à fadiga. A fadiga é um fenômeno de falha de materiais que ocorre quando uma carga é aplicada repetidamente. A resistência à fadiga é a máxima tensão que um material pode suportar por um determinado número de ciclos sem falhar.

Passo 3

Vamos utilizar a Lei de Basquin, que é uma equação empírica que relaciona a tensão aplicada ( ) com o número de ciclos até a falha ( ). A equação é dada por:
Onde:
  • é a amplitude de tensão,
  • é o coeficiente de resistência à fadiga,
  • é o expoente de fadiga,
  • é o número de ciclos.

Passo 4

Para aplicar a Lei de Basquin, precisamos dos valores de e para o aço SAE 1020. Esses valores são geralmente obtidos experimentalmente, mas para fins de estimativa, podemos usar valores aproximados comuns para aços carbono:

Passo 5

Substituindo os valores conhecidos na equação de Basquin, temos:

Passo 6

Calculando o termo :
Primeiro, calculamos .
Agora,

Passo 7

Multiplicando pelo coeficiente de resistência à fadiga:

Resposta

A resistência à fadiga estimada para a espécime de viga rotativa polida é de aproximadamente 241 MPa para ciclos até a falha.

Exercícios relacionados

Analise as seguintes afirmativas sobre a Fadiga em metais e assinale com as verdadeiras e com as falsas.
( ) A fadiga provoca redução na área da seção transversal de um elemento a um ponto em que a carga não pode ser suportada e, como resultado, ocorre a ruptura previamente anunciada devido à formação da trinca.
Analise as seguintes afirmativas sobre a Fadiga em metais e assinale com as verdadeiras e com as falsas.
( ) O limite de fadiga de um material metálico é determinado em um diagrama tensão-ciclo, em que os resultados são montados em um gráfico no qual as ordenadas representam a tensão e a abscissa o número de ciclos até a ruptura, ambos (os eixos) em escala logarítmica.
Uma peça de aço SAE 1020 estirado a frio sujeita a uma carga axial. Estime:
(b) a vida esperada sob uma tensão completamente reversa de .