Respostas Caderno Exercicios Mecanica Fratura Fadiga Pos Rev2

RESPOSTAS :CADERNO DE EXERCÍCIOS

Exemplos extraídos do treinamento de práticas de fadiga da nCode

Fadiga do Clip de Papel Flexione clips clips de papel papel 90 graus graus repetidamente repetidamente e conte o número de ciclos até a falha. •

Perguntas • Qual é a vida média? • Qual a distribuição usada? • Pode-se estimar a vida  –  –

a partir de um ensaio? analiticamente?

Exemplos extraídos do treinamento da nCode

Fadiga do Clip de Papel

Tensão de projeto

Perguntas: • •

Você está projetando um componente que não pode falhar. Qual é a tensão de projeto? Quais as hipóteses feitas?

Tensão de projeto

Curva S-N (Tensão x Vida)

• Perguntas: •

•

Qual é a vida para uma tensão de 200MPa? E para 100 Mpa? Estime a curva S-N graficamente. Qual o maior erro a partir da tensão média?

Curva S-N (Tensão x Vida)

Tensão Média

 Dados: • •

Su = 200 Mpa Se = 100 Mpa

• Perguntas: •

•

Um corpo de prova carregado repetidamente entre 40 MPa e 160 MPa sobreviveria? Qual a amplitude da tensão equivalente (com média zero) para carregamento cíclico de média 80 MPa e uma amplitude de 80 MPa?

Tensão Média

Tensão Média

Análise S-N Dados • • •

Aço: UTS= 1000 MPa (145 Ksi) Carregamento: -300 MPa a 700 MPa Use os gráficos na próxima página

Perguntas Gerar a curva SN baseado na UTS (Usar: .9UTSx1e3 e .5UTSx1e6) • Qual é a vida quando não há correção da média? • Qual é a vida quando o acabamento superficial é do tipo “hot-rolled”? (supondo que não há correção da média?) • Qual é a vida supondo a correção da tensão média de Goodman (e que o acabamento é “hot-rolled”)? •

Análise S-N

Análise S-N

Análise S-N

Análise S-N

Curva Tensão - Deformação   Dados • Material: SAE 1045 recozido (annealed) • Monotônico: E=207000 MPa • K=1047 MPa , n=0.12 E=207000 MPa • Cíclico: • K’=1178 MPa, n’=0.17 •

Histórico: +/- 6000 micro strains

Use o gráfico e verifique com as equações de Ramberg-Osgood: Perguntas • Qual é a tensão no primeiro ponto de reversão? • Qual é a tensão máxima depois que o material estabilizou? • Qual é a faixa (range) de tensões como ciclo estabilizado?

Curva Tensão - Deformação

Curva Tensão - Deformação

Contagem de ciclos (Rainflow Cycle Counting) Histórico de deformação registrado por um extensômetro (strain gage)

Perguntas • Faça a contagem rainflow do histórico usando o formato Faixa-Média (RangeMédia) • Desenhe os menores ciclos no gráfico (o maior loop está apresentado no gráfico acima) • Desenhe os ciclos (loops) de tensão deformação locais se o histórico de entrada veio de um cálculo FEA elástico.

Contagem de ciclos (Rainflow Cycle Counting)

Contagem de ciclos (Rainflow Cycle Counting)

Contagem de ciclos (Rainflow Cycle Counting)

Iniciação de trinca (Strain-Life Analysis) Um componente é sujeito a histórico de deformações nominais elástico. • Modele a resposta tensão-deformação local usando a regra de Neuber e a hipótese de Masing para calcular o dano considerando a repetição do histórico e a vida em fadiga para iniciar a trinca usando a regra de Miner. •

Carregamento: o histórico de deformações nominais

•

Geometria: componente com um furo circular. Hipótese: Kf=Kt = 3

Iniciação de trinca (Strain-Life Analysis)

Iniciação de trinca (Strain-Life Analysis)

Iniciação de trinca (Strain-Life Analysis)

Iniciação de trinca (Strain-Life Analysis)

Propagação de trinca

•

Suponha que um componente projetado com a liga de alumínio 2024-T3 tem uma trinca de comprimento a, e é submetido a carregamento cíclico com R=0 e faixa (range) de tensões igual a 50% da tensão de escoamento do material.

•

O componente tem uma largura w de 0.5 m, e espessura de 0.02 m. As propriedades do material 2024-T3 estão listadas na tabela 1.

•

O fator de intensificação de tensões para esta geometria é:

•

Onde

•

Nota: suponha que a/w é pequeno e Y=1.1

Propagação de trinca

• •

•

Tabela 1 1)Supondo que Y=1.1 e que a tensão máxima equivale a 50% da tensão de escoamento, calcule o tamanho crítico da trinca. 2)Determine o número de ciclos para uma faixa de tensões nominais de 100 MPa para que uma trinca de tamanho inicial 2mm (0.002 m) cresça até o tamanho final 10 mm (0.010 m). Use a equação

3)O que causa maior impacto na vida : um trinca de comprimento inicial de 1mm ou uma trinca de tamanho final 15 mm?

Propagação de trinca Crack Propagation calculation

Find Critical Crack Size