Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Engenharia.
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2 Experimentalmente, foi verificado que condições de deformação plana
B $ 2,5 (K Ic / σ y ) 2 (8.8)
onde σ y é o limite de escoamento para um valor de desvio de deformação 0,002 do material.
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O fator de intensidade de tensão nas Equações 8.5 e tenacidade à fratura de deformação
plana K Ic estão inter-relacionados no mesmo sentido que o relacionamento entre tensão de
escoamento e resistência ao escoamento. Um material pode ser submetido a muitos valores de
tensão; entretanto, existe um nível de tensão específico no qual o material se deforma plasticamente -
isto é, a resistência ao escoamento. Do mesmo modo, uma variedade de valores de K são possíveis
mas K Ic é única para um particular material.
Várias técnicas diferentes de teste são usadas para medir K Ic . Virtualmente quaisquer
tamanho e forma de amostra consistente com o modo I de deslocamento da trinca pode ser utilizado
e valores precisos serão obtidos desde que o parâmetro de escala Y na equação 8.7 tenha sido
apropriadamente determinado.
A tenacidade à fratura de deformação plana K Ic é uma propriedade material fundamental
que depende de muitos fatores, dos quais os mais influentes são, taxa de deformação e
microestrutura. A magnitude de K Ic decresce com o aumento da taxa de deformação e com o
decréscimo da temperatura. Além disso, uma melhoria na resistência ao escoamento trabalhado por
solução sólida ou adições de dispersão ou por endurecimento por deformação geralmente produz
um correspondente decréscimo em K Ic . Além disso, K Ic normalmente decresce com a reduçãodo
tamanho de grão quando a composição e as variáveis microestruturais são mantidas constantes.
Resistências ao escoamento para alguns materiais estão listados na Tabela 8.1.
Projeto Usando Mecânica de Fratura
De acordo com a Equações 8.6 e 8.7, três variáveis devem ser consideradas em relação à
possibilidade de ocorrência de fratura de algum componente estrutural - isto é, a tenacidade à
fratura (K I ) ou tenacidade à fratura por deformação plana (K Ic ), a tensão imposta (σ), e o tamanho
do defeito (a), supondo, naturalmente,que Y tenha sido determinado. Quando se estiver projetando
um componente é primeiro importante decidir quais destas variáveis estão constrangidas pela
aplicação e quais estão sujeitas ao controle do projeto. Por exemplo, seleção de material (e
portanto K c ou K Ic ) é às vezes ditado por fatores tais como densidade (para aplicações de baixo
peso) ou as características de corrosão do ambiente. Ou o tamanho permissível de defeito é quer
medido ou especificado pelas limitações das disponíveis técnicas de detecção de falhas. É
importante perceber, entretanto, que uma vez qualquer combinação de 2 dos parâmetros acima
sejam prescritos, o terceiro se torna fixo (Equações 8.6 e 8.7). Por exemplo, suponha que K c e a
magnitude de a sejam especificadas pelos constrangimentos da aplicação; portanto,a tensão de