Tarefas e objetivos da mecânica da fratura.

Para a concepção de componentes de todas as solicitações calculadas na seção transversal críticas geralmente são comparadas com as propriedades em função do material utilizado.

Por este meio, presume-se que as propriedades do material são os mesmos em cada parte e lugar e que o material está isento de quaisquer defeitos ou outras descontinuidades. Além disso, o material tem de demonstrar certa plasticidade para absorver os ocasionais picos de tensão do local escoado do material. Este mecanismo evita que as tensões de escoamento do componente do material completem e por isso evita a falha componente por trincas ou fraturas. Esses picos de tensões podem aparecer em componentes e formar complicações que às vezes não são completamente evidentes através do cálculo da relação tensão-deformação na construção desses componentes.

Linear – Estática – Mecânica da Fratura.

O cálculo e a análise da distribuição tensões na vizinhança de uma trinca é um problema da teoria matemática da elasticidade. Três casos simples e especiais podem ser derivados da solução geral do problema, que vai levar a equações semelhantes.

Clivagem – Linear – Mecânica da Fratura Elástica

Na realidade, a tensão será apenas para aumentar o valor da taxa de escoamento, caso contrário, o material iria começar a escoar. Isto significa que você tem que contar com a deformação plástica mais ou menos distinta na ponta da trinca. Com uma pequena área plastificada assume-se que as reais condições matemáticas são analisadas com uma aproximação razoável.

Usando do raio de deformação plástica rp a solução acima mencionada sobre a teoria da elasticidade pode ser modificada para uma aproximação elástico-plástica. Assim o comprimento efetivo da trinca pode ser definido como:

b é a largura da amostra.

Elástica – Mecânica da Fratura Plástica.

A plastificação progredindo na ponta trinca sob tensão crescente está ligada com a propagação da trinca. Cálculos foram feitos por Dugdale em 1960 para descrever essa zona plástica. 

A partir dessas premissas sobre esta grande escala de escoamento do COD (Deslocamento-Início-Trinca) esse conceito foi desenvolvido. De acordo com a tenacidade à fratura do KIC a propagação de uma trinca crítica δC é definida. Se este valor especial é alcançado na amostra, irá aumentar a trinca.

Um Novo critério – o J-integral – foi desenvolvido para descrever defeitos de deformação bi-dimensional. O J-Integral representa os requisitos de energia potencial para o crescimento de uma trinca.

Outro método de cálculo é o I-Integral que analisa grandes deformações plásticas. Aqui, o caminho da integração pode ser escolhido em uma distância maior que a trinca e que a área plástica, pois é pequena comparada com a carga elástica.

Métodos de medição e formas das amostras.

Em ensaios de materiais, um lote de amostras é usado para analisar valores característicos. Mais frequentemente são utilizados ensaios de dobramento – descritos em Ensaios de Materiais e Junta de Solda II – e o teste de impacto. As amostras entalhadas são fornecidas com uma trinca de fadiga para obter um raio muito pequeno do entalhe. As amostras são dilaceradas por cargas cada vez maiores. Aqui a carga em função da expansão do entalhe é medida. KC é determinada para um valor o primeiro e máximo valor na quebra. Se a condição acerca da espessura da amostra é preenchida obtemos KIC. Métodos de medição da propagação da trinca são normalizados na Norma Britânica DD 19.

Grandezas influentes sobre os critérios de fratura.

A tenacidade à fratura é influenciada pelos seguintes elementos:

– Temperatura.

– Dimensão das amostras d > 2,5 (Kic) ².

– Raio do entalhe

– Velocidade de distensão. – Matéria e estado do material.

Propagação de trincas devido à carga cíclica.

Antes de uma expansão súbita da trinca, pode acontecer em um nível lento a propagação. Geralmente, aqui a formula de Paris será utilizada.

Integrando a equação de ‘Paris’ o número de carga ou ciclos de tensão para a fratura pode ser estimado:

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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