Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Tal como com as outras características mecânicas, as propriedades de fadiga de materiais podem
ser determinadas a partir de testes simulativos de laboratório. Um aparelho de teste deveria ser
projetado para duplicar de maneira tão próxima quanto possível as condições de tensão de serviço
(nível de tensão, frequência de tempo, modelo de tensão, etc..). Um diagrama esquemático de um
aparelho de teste de rotação-dobramento, comumente usado para testes de fadiga, é mostrado na
Figura 8.18; as tensões de compressão e tração são impostas sobre a amostra enquanto ela
simultaneamente se dobra e roda. Testes são também frequentemente conduzidos usando um ciclo
alternativo de de tensão uniaxial tração-compressão.
Uma série de testes são começados submetendo uma amostra à ciclagem da tensão numa
relativamente grande amplitude de tensão máxima (σ max ), usualmente da ordem de 2/3 do limite de
resistência à tração estática; o número de ciclos para a falha é encontrada. Este procedimento é
repetido em outras amostras em progressivamente decrescentes amplitudes detensão máxima.
Dados são graficados na forma de tensão S versus o logarítmo do número N de ciclos para falha
para cada uma das amostras. Os valores de S são normalmente tomados como amplitudes de
tensão (σ a , Equação 8.13); ocasionalmente, valores de σ max ou σ mín podem ser usados.
São observados dois distintos tipos de comportamento S-N , que são representados
esquematicamente nas Figuras 8.19. Conforme estes gráficos indicam, quanto maior a magnitude da
tensão, tanto menor número de ciclos o material é capaz de suportar antes da fratura. Para algumas
ligas ferrosas (à base de ferro) e ligas de titânio, a curva S-N (Figura 8.19a) se torna horizontal em
maiores valores de N ; ou, existe um nível de tensão limite, chamado limite de fadiga (também às
vezes conhecido como limite de resistência à fadiga ["endurance limit"]) abaixo do qual falha
por fadiga não ocorrerá. Este limite de fadiga representa o mais alto valor de tensão flutuante que
não causará falha para um número essencialmente infinito de ciclos. Para muitos aços, limites de
fadiga variam entre 35 e 60% do limite de resistência à tração.
A maioria das ligas não-ferrosas (por exemplo, de alumínio, cobre, magnésio) não têm um
limite de fadiga, uma vez que a curva S-N continua a sua tendência para baixo em valores
crescentemente maiores de N (Figura 8.19b). Assim fadiga finalmente ocorrerá independente da
magnitude da tensão. Para estes materiais, a resposta de fadiga é especificada como resistência à
fadiga, que é definida como o nível de tensão na qual falha ocorrerá para algum especificado
número de ciclos (por exemplo, 10 7 ciclos). A determinaçào da resistência à fadiga é também
demonstrada na Figura 8.19b.
Um outro importante parâmetro que caracteriza um comportamento de fadiga de um
material é a vida em fadiga N f . Ela é o número de ciclos para causar falha num especificado nível
de tensão, como tomado a partir do gráfico S-N (Figura 8.19b).
Desafortunadamente, existe sempre considerável dispersão em dados de fadiga, isto é,
uma variação no valor N medido para um número de amostras testadas no mesmo nível de tensão.