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PEM5139 - Fadiga dos Materiais Metálicos

Docente Responsável

Carga Horária

Área de concentração

97134 - Materiais Convencionais e Avançados

Objetivos

Apresentar os conceitos fundamentais do comportamento mecânico de materiais metálicos sujeitos a carregamentos cíclicos. Desenvolver os métodos analíticos de projeto e previsão de vida em fadiga. Discutir os avanços recentes nesta área do conhecimento propiciados pelos aperfeiçoamentos dos métodos de ensaio, análise de dados e modelagem, bem como pelas tecnologias de processamento de materiais.

Justificativa

É amplamente reconhecido que a fadiga é a principal causa de falha de componentes em serviço. Portanto, é importante para o cientista e engenheiro de materiais entender como o dando por fadiga evolui sob condições específicas de carregamento cíclico, culminando com a falha estrutural. A despeito de ter sido um dos principais temas de pesquisa em materiais no último século, o estudo da fadiga dos metais e ligas não perdeu sua importância; ao contrário, tem despertado interesse crescente devido aos novos problemas a serem analisados com o desenvolvimento dos materiais e com as melhorias das técnicas experimentais e da capacidade computacional.

Conteúdo

1. Considerações preliminares: panorama histórico, caracterização das solicitações cíclicas, carregamentos cíclicos e comportamento mecânico, deformação plástica cíclica, nucleação e propagação da trinca, aspectos macroscópicos e microscópicos da fadiga, equipamentos e corpos-de prova para ensaios de fadiga, critérios de projeto em fadiga.
2. As relações tensão-vida: Curvas S/N, efeitos da tensão média, aspectos estatísticos, dano em fadiga, métodos de contagem de ciclos, fadiga de ultra-alto ciclo, fatores que afetam as curvas S/N, tensões multiaxiais.
3. Fadiga de baixo ciclo: O enfoque de Coffin-Manson, ensaios de fadiga controlados pela deformação, propriedades mecânicas cíclics dos materiais, laços de histerese e variáveis de endurecimento internas, efeito da assimetria do cilco, carregamentos multiaxiais, estimativa de vida de componentes estruturais.
4. Crescimento de trincs por fadiga: Conceitos básicos da Mecânica da Fratura Elástica Linear, zona plástica monotônica e cíclica, curvas da/dN-ΔK, efeitos da razão de tensão R, o conceito de fechamento da trinca de Elber, métodos de medida do fechamento, modelagem biparamétrica. O Enfoque Unificado de Sadananda e Vasudevan, métodos preditivos da propagação de trincas por fadiga, carregamentos de amplitude variável e o efeito de sobrecargas.
5. Fadiga em altas temperaturas: fadiga térmica, fadiga isotérmica, fadiga termo-mecânica em fase e fora de fase, interação fadiga-fluência: ensaios controlados pela deformação com tempos de parada, efeitos metalúrgicos: endurecimento por deformação dinâmica.
6. Fatores que afetam o comportamento em fadiga: Influência da frequência e acabamento superficial, efeitos ambientais, efeitos de entalhe, tensões residuais e resistência à fadiga, relaxação de tensões residuais, influência da microestrutura no comporamento dem fadiga de aços, ligas de alumínio e ligs de titânio, fadiga de materiais soldados, fadiga de materiais com grãos ultra-finos e nanocristalinos.

Forma de Avaliação

1. Listas de Exercícios
2. Trabalhos (seminários e relatórios)
3. Prova Final

Referências bibliográficas

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6. N.E. DOWLING. Mechanical Behavior of Materials. New Jersey: Prentice Hall. Third Edition, 2006, 936p.
7. J.T.P. CASTRO, M.A.MEGGIOLARO Fadiga - Técnicas e Prátics de Dimensionamento Estrutural sob Cargas Reais de Serviço: Vol I - Iniciação de Trincas (Portuguese Edition). Createspace Books, 2009, 494p.
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