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.
(a) A resistência para uma espécime de viga rotativa polido correspondendo a
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.
( ) 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.
( ) 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 .
(b) a vida esperada sob uma tensão completamente reversa de