Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Na discussão acima, um critério foi desenvolvido para a propagação de trinca num material frágil
contendo um defeito(falha); fratura ocorre quando o nível da tensão aplicada excede algum valor
crítico σ c (Equação 8.3). Similarmente, de vez que as tensões na vizinhança de uma ponta de trinca
pode ser definida em termos do fator intensidade de tensão, existe um valor crítico deste parâmetro
que pode ser usado para especificar as condições de fratura frágil;este valor crítico é denominado
tenacidade à fratura K c . Em geral, ela pode ser expressa na forma
K c = Y σ(πa) 1/2 (8.6)
onde Y é um parâmetro adimensional que depende das geometrias tanto da amostra quanto da
trinca. Por exemplo, para placa de largura infinita na Figura 8.11a, Y = 1,0 ; ou para uma placa de
largura semi-infinita contendo uma trinca de aresta de comprimento a (Figura 8.11b), Y = 1,1.
Figura 8.11 - Representações esquemáticas de (a) uma trinca do interior numa placa de largura
infinita, e (b) uma trinca de aresta num plano de largura semi-infinita.
Por definição, tenacidade à fratura é uma propriedade que é a medidad da resistência de
um material à fratura frágil quando uma trinca estiver presente. Dever-se-ía notar também que
tenacidade à fratura tem unidades não-usuais de psi (polegada) 1/2 (ou MPa [m] 1/2 ).
Para amostras relativamente finas, o valor de K c dependerá da espessura da amostra B e
decrescerá com o aumento da mesma, como indicado na Figura 8.12. Eventualmente, K c se torna
independente de B, no tempo em que a condição de deformação plana existir 2 . O valor da
constante K c para amostra mais grossas é conhecido como tenacidade à fratura de deformação
plana , K Ic , que é também definida por
K Ic = Y σ (πa) 1/2 (8.7)
É a tenacidade à fratura normalmente citada de vez que seu valor é sempre menor do que K c .
O subscrito para K Ic denota que o valor crítico de K é para o deslocamento da trinca no modo I ,
como ilustrado na Figura 8.9a. Materiais frágeis, para os quais apreciável deformação plástica não é
possível na frente de uma trinca avançante, têm baixos valores de K Ic e são vulneráveis à falha
castrastrófica em serviço. Por outro lado, valores de K Ic são relativamente grandes para materiais
dúteis. Mecânica de fratura é especialmente útil na previsão de falha castrófica em serviço em
materiais tendo dutilidades intermediárias. Valores de tenacidade à fratura de deformação plana para
um número de diferentes materiais são apresentados na Tabela 8.1.
Figura 8.12 - Representação esquemática mostrando o efeito de espessura de placa na tenacidade à
fratura.
Tabela 8.1 - Resistência ao Escoamento à Temperatura Ambiente para Selecionados Materiais de