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
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma peça de aço SAE 1020 que está sendo esticada por uma carga axial e queremos descobrir qual é a vida útil dela quando submetida a uma tensão que varia completamente, ou seja, vai de compressão para tração, com um valor de 300 MPa. A matéria aqui envolve fadiga de materiais, especificamente como o aço se comporta sob cargas repetidas. Para resolver isso, vamos precisar entender as curvas S-N (Wöhler), que relacionam a tensão aplicada com o número de ciclos até a falha, além de utilizar algumas fórmulas básicas de fadiga.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o conceito de fadiga. Fadiga é o enfraquecimento de um material devido a cargas repetidas ou cíclicas ao longo do tempo. Mesmo que a tensão aplicada seja menor do que a tensão de escoamento do material, ela pode causar falhas após um número suficiente de ciclos.
Passo 3
No caso de uma tensão completamente reversa, a tensão varia de compressão para tração igualmente. Isso significa que a amplitude da tensão é a tensão máxima menos a tensão mínima, que aqui é
.
Passo 4
Vamos usar a Lei de Basquin, que relaciona a amplitude da tensão
com o número de ciclos até a falha
:
Onde:
-
é a resistência à fadiga do material -
é o coeficiente de fadiga
Passo 5
Precisamos dos valores de
e
para o aço SAE 1020. Supondo valores típicos para esse aço:
Passo 6
Rearranjando a fórmula para encontrar
:
Substituindo os valores:
Passo 7
Calculando o valor:
Resposta
A vida esperada da peça é aproximadamente
ciclos.
Exercícios relacionados
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:
(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
Com relação à fadiga de materiais de construção mecânica, analise as afirmações seguintes:
I Eliminar descontinuidades na superfície da peça.
II Polir a peça visando melhorar o acabamento superficial.
III Jateamento, com o intuito de gerar tensões residuais de compressão na superfície da peça.
IV Processos de carbonetação ou nitretação, visando o endurecimento da camada superficial da peça.
As ações acima que podem contribuir para prolongar a vida em fadiga de peças metálicas são:
A. I, II, III e IV.
B. I e IV, apenas.
C. II e III, apenas.
D. I, III, apenas.
E. II e IV, apenas.
I Eliminar descontinuidades na superfície da peça.
II Polir a peça visando melhorar o acabamento superficial.
III Jateamento, com o intuito de gerar tensões residuais de compressão na superfície da peça.
IV Processos de carbonetação ou nitretação, visando o endurecimento da camada superficial da peça.
As ações acima que podem contribuir para prolongar a vida em fadiga de peças metálicas são:
A. I, II, III e IV.
B. I e IV, apenas.
C. II e III, apenas.
D. I, III, apenas.
E. II e IV, apenas.
Um tubo de alumínio 2014-T6 com área de seção transversal de
é utilizado como luva para um parafuso de aço A-36 com área de seção transversal de
. Quando a temperatura é
, a porca mantém o conjunto em uma posição precisa, de tal modo que a força axial no parafuso é desprezível. Se a temperatura aumentar para
, determine a tensão normal média no parafuso e na luva.