Formulario Fadiga
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Formulário de Fadiga dos Materiais 1. Ensaio de Tração Su – tensão máxima 1/100 ⎧Sut → tração ⎨ ⎩Suc → compressão Sy – limite ou tensão de escoamento Materiais dúcteis ⇒ Δl > 5% Materiais frágeis ⇒ Δl ≤ 5% 2. Fadiga dos Materiais 2.1. ENSAIO DE FADIGA - Diagrama S x N Se N ≤ 103 ciclos ⇒ baixas rotações → análise por carga ESTÁTICA Se 103 ≤ N ≤ 106 ciclos ⇒ vida FINITA → altas rotações ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 UFRJ/POLI/DEM Prof. Flávio de Marco Filho Formulário de Fadiga dos Materiais 1/100 Se N > 106 ciclos ⇒ vida INFINITA 2.2. VIDA FINITA - (103 ≤ N ≤ 106) - Cálculo de Sf: S f = 10 ⋅ N C onde: b 1 b f N = S ⋅ 10 − c b 1 ⎛ 0.8 ⋅ Sut ⎞ b = − ⋅ log⎜ ⎟ 3 ⎝ Se ⎠ ⎛ (0.8 ⋅ Sut )2 ⎞ ⎟ c = log⎜⎜ ⎟ Se ⎝ ⎠ 2.3. Vida INFINITA - (N > 106) - Determinação de Se: .Se = ka x kb x kc x kd x ke x kf x ... x Se’. onde: Se l limite de resistência à fadiga do elemento de máquina Se’ l limite de resistência à fadiga do corpo de prova k l fatores modificadores de Se’ ka l fator de acabamento superficial kb l fator de tamanho ou dimensão kc l fator de confiabilidade kd l fator de temperatura ke l fator de concentração de tensões kf lfator para outros efeitos ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 UFRJ/POLI/DEM Prof. Flávio de Marco Filho Formulário de Fadiga dos Materiais Relação entre 1/100 Su t : Se ⎧ ⎧⎪Se = 0.5 × Su t → ( Su t ≤ 1400 MPa ) → (Valor didático, porém muito bom) ⎪⎪ Flexão ⎨ Aços ⎨ ⎪⎩Se = 700 MPa → ( Su t > 1400 MPa ) ⎪ −5 ⎩⎪ Axial → Se = 0.566 − 9.68 ⋅ 10 ⋅ Su t ⋅ Su t ( ) ⎧Se = 0.45 × Su t → ( Su t ≤ 600 MPa ) ⎪ Ferro Fundido (F F ) ⎪⎨Se = 275MPa → ( Su t > 600 MPa) ⎪Tab. A − 20, pg 699 → propriedades _ dos _ F o F O ⎪⎩ o o Fator de acabamento superficial - ka k a = a ⋅ S utb ACABAMENTO SUPERFICIAL Retificado Usinado ou Laminado a frio Laminado a quente Forjado ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 FATOR a [KPSI] [MPa] 1.34 1.58 2.70 4.51 14.4 57.7 39.9 272 UFRJ/POLI/DEM EXPOENTE b -0.085 -0.265 -0.718 -0.995 Prof. Flávio de Marco Filho Formulário de d Fadig ga dos Materia M ais 1/100 Fattor de tam manho ou o dimen nsão – kb b kb = 1.24 ⋅ d −0.0 107 → 2.79 9 ≤ d ≤ 51 mm kb = 1.51 ⋅ d −0.0 157 → 51 ≤ d ≤ 2544 mm Fattor de con nfiabiliddade – kc Co Confiabilid dade 0,,50 0,,90 0,,95 0,,99 0,,999 0,,9999 0,,99999 0,,999999 0,,9999999 0,,999999999 0,,9999999999 Fator de d Confiabili C idade (kc) 1 0,8977 0,8688 0,8144 0,753 0,7022 0,6599 0,6200 0,5844 0,551 0,5200 Fattor de tem mperaturra – kd 3 OC ⎧1 → T ≤ 350 kd ⎨ o ⎩0.5 → 3550 < T < 500 C ELEM MENTOS DE MÁQUINAS M I – EEK431 UFRJJ/POLI/DEM Prof. F Flávio de Ma arco Filho Formulário de Fadiga dos Materiais 1/100 Fator de Concentração de Tensões - ke ke = 1 k *f k *f = 1 + q(kt − 1) Gráficos para obtenção de q (flexão e tração) ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 UFRJ/POLI/DEM Prof. Flávio de Marco Filho Formulário de Fadiga dos Materiais 1/100 Tipos de Tensões – Definições: [+] [+] máx a a R m 0 N min TENSÃO ATUANTE TENSÃO ATUANTE máx R m min= 0 N Variável com reversão Repetido [-] [-] [+] [+] máx máx R máx m min min N 0 TENSÃO ATUANTE TENSÃO ATUANTE a a N 0 m R Variável sem reversão - tração min Variável com reversão [-] [-] - Tensão máxima t σmáx - Tensão máxima t σmín t σm = - Tensão de amplitude t σa = - Tensão média - Variação de tensão - Razão de tensões σ máx + σ mín 2 σ máx − σ mín 2 t σ r = σ máx + σ mín t R= ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 σ min σa A = σ máx ou σm UFRJ/POLI/DEM Prof. Flávio de Marco Filho Formulário de Fadiga dos Materiais 1/100 Critérios de Dimensionamento amp Su Sy Valores obtidos no ensaio Se Se CS a1 4 2 1 a2 Se + σm Sut = 1 2 m1 σa 3 m2 Syt Sut médio 1 CS Se t Critério de Goodman (utilizado para materiais frágeis) σa Se + σm Sy = 1 CS Se t Critério de Soderberg (utilizado para materiais dúcteis) ELEMENTOS DE MÁQUINAS I – EEK431 UFRJ/POLI/DEM Prof. Flávio de Marco Filho
