Fadiga de Metais
Fonte: Roberto Leon, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Virginia Tech, Blacksburg, VA
A importância de estudar a fadiga metálica em projetos de infraestrutura civil foi trazida aos holofotes pelo colapso da Ponte de Prata em Point Pleasant, Virgínia Ocidental, em 1967. A ponte de suspensão da corrente de olho sobre o rio Ohio desabou durante a hora do rush da noite, matando 46 pessoas como resultado da falha de uma única barra de olho com um pequeno defeito de 0,1 polegada. O defeito atingiu um comprimento crítico após repetidas condições de carregamento e falhou de forma frágil causando o colapso. Este evento chamou a atenção da comunidade de engenharia de pontes e destacou a importância de testar e monitorar a fadiga nos metais.
Em condições normais de serviço, um material pode ser submetido a inúmeras aplicações de cargas de serviço (ou diárias). Essas cargas são tipicamente no máximo 30%-40% da força final da estrutura. No entanto, após o acúmulo de cargas repetidas, em magnitudes substancialmente abaixo da força final, um material pode experimentar o que é chamado de falha de fadiga. A falha de fadiga pode ocorrer de repente e sem deformação prévia significativa e está ligada ao crescimento da rachadura e à rápida propagação. A fadiga é um processo complexo, com muitos fatores que afetam a resistência à fadiga (Tabela 1). Essa complexidade ressalta a necessidade integral de inspeção rotineira e minuciosa das estruturas sujeitas a cargas repetidas, como pontes, guindastes e quase todos os tipos de veículos e aeronaves.
| Condições de estresse | Propriedades materiais | Condições ambientais |
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Mesa 1. Fatores que afetam a fadiga
- Obtenha cinco amostras de grau A572 com dimensões e configuração da máquina apropriadas para a máquina de feixe rotativo de Moore que está sendo usada. Neste caso, usaremos uma configuração cantilever rotativa com espécimes 2,40 em comprimento e 0,15 em diâmetro com uma pequena seção de pescoço 0,50 in. longa e 0,04 in. em diâmetro mínimo.
- Para as dimensões da amostra e configuração da máquina, calcule o peso necessário para produzir faixas de estresse de dobra iguais a ±75%, ±60%, ±45%, ±30% e ±15% do estresse de rendimento n
Os resultados finais, em termos de faixa de estresse versus número de ciclos, devem ser tabulados (Tabela 2) e plotados, como demonstrado na Fig. 2. O estresse real da amostra foi de 65,3 ksi e sua resistência à tração foi de 87,4 ksi, de modo que as faixas de estresse aqui mostradas correspondem a entre 23% e 92% de rendimento.
