Modelos Não Lineares do Método dos Elementos de Contorno para ...

3. – Mecânica da Fratura e Contato
Com o advento da revolução industrial o emprego do aço e também de outros
materiais metálicos em aplicações estruturais ganhou forte impulso. Destacam-se nesse
período as estruturas de caldeiras a vapor, largamente empregadas nas indústrias e em
meios de transporte como trens. No século XX as grandes guerras mundiais foram
eventos que proporcionaram também grande aplicação aos materiais metálicos.
Apesar do amplo emprego estrutural dos metais, diversas estruturas
apresentaram falhas sob níveis de carregamento muito inferiores aos previstos no
projeto. Dentre as falhas mais conhecidas destacam-se a dos navios “Liberty”, BROEK
(1986). Dos 2.500 navios produzidos para a II Guerra mundial 145 partiram-se ao meio
(ainda parado nas docas) e 700 apresentaram danos que impossibilitaram sua utilização.
A explicação para esse grande prejuízo pode ser obtida atentando-se para falhas
inerentes aos materiais constituintes da estrutura. Nesse período o processo de
fabricação dos metais ainda era consideravelmente deficiente. Assim, micro-falhas pré-
existentes nos materiais davam início a um progressivo processo de fraturamento
levando a estrutura ao colapso.
Como forma de solucionar esses problemas, que já se arrastavam desde o século
XIX, deu-se início ao estudo da mecânica da fratura elástico linear. As teorias da
mecânica da fratura elástico linear tornaram-se uma poderosa ferramenta para a análise
e resolução de problemas envolvendo fissuras cuja zona de comportamento não linear a
frente da fissura seja desprezível, ou seja, materiais de comportamento frágil na ruptura.
O primeiro trabalho a tratar o problema de fissuras deve-se a KIRCH (1898) o qual
propôs uma solução para um problema clássico da mecânica da fratura, uma chapa
infinita com uma fissura central, conhecida como solução de Kirch. Os trabalhos em
mecânica da fratura continuaram e em 1921 Griffith analisou o problema da propagação
de fissuras em vidros. A formulação empregada por Griffith consistia na realização de
um balanço de energia no qual se verifica a propagação da fissura quando ocorre
Capítulo 3 – Mecânica da Fratura e Contato______________________________________
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