FADIGA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA

ESCOLA POLITÉCNICA

ENG 441 – FADIGA

PROFESSOR: GERALDO NUNES DE QUEIROZ

ALUNO: CARLOS AUGUSTO MOTA DA LUZ

Exigências de uma análise de fadiga

Aluno: Carlos Augusto Mota da Luz

1. Objetivo:

Considerando as situações práticas apresentadas no exercício – 1, determine para cada uma delas:

• A classe de sofisticação na análise e projeto de Fadiga:
• O critério mais adequado para o projeto de Fadiga.

(Justifique as razões da escolha)

2.    Introdução:

O acúmulo do dano provocado pela fadiga, que leva à falha final, é afetado por um número tão grande de variáveis que em geral é necessário testar a estrutura, seja em laboratório, seja no campo, para provar que ela é confiável.

O grau de sofisticação na análise e no projeto de fadiga pode ser dividido em quatro classes, dependendo do tipo de projeto desenvolvido e de sua responsabilidade, volume de produção, etc..

•         PROJETO DE UM EQUIPAMENTO PARA USO RESTRITO;

•         PROJETO DE UM NOVO MODELO;

•         PROJETO DE UM NOVO PRODUTO;

•         PROJETO DE ACORDO COM NORMAS.

Os critérios para projeto de fadiga foram sendo substancialmente alterados com o desenvolvimento da técnica e do conhecimento do problema de fadiga. Os principais critérios são os seguintes:

•           PROJETO PARA VIDA INFINITA;

•           PROJETO PARA VIDA FINITA;

•           PROJETO PARA FALHA EM SEGURANÇA (FAIL SAFE);

•           PROJETO COM TOLERÂNCIA AO DANO.

3.    Grau de sofisticação:

Exercício 1 – Hélice de um liquidificador

Gráfico tensão x tempo

3.1 Projeto de um equipamento para uso restrito:

É o caso de um equipamento que vai ser usado na própria indústria, seja para auxiliar a produção, para ensaios ou para obter dados. Se o equipamento é submetido a cargas variáveis, ele deve ser dimensionado quanto a uma falha por fadiga. O projetista deve assegurar uma segurança suficiente quanto à operação, pelo uso de um coeficiente de segurança adequado.

3.2 Projeto de um novo modelo:

Quando existe um projeto e este sofre alterações, dados adicionais precisam ser conhecidos, a partir de memoriais ou modelos anteriores. Peças rompidas de modelos anteriores fornecem dados preciosos.

Antes de fazer uma análise completa de tensões é possível determinar a relação entre as tensões nos pontos mais significativos, a partir de medidas em protótipos e assim reproduzir as mesmas condições para o novo projeto.

3.3  Projeto de um novo produto:

A previsão das cargas atuantes é o fator mais importante. Depois do levantamento das cargas, pode-se partir para a análise detalhada de fadiga de todos elementos, com comprovação por meio de testes dos componentes, que podem levar a modificações do projeto.

Sempre que possível, protótipos de modelos devem ser testados para confirmar o desempenho e a estimativa de cargas que foi feita preliminarmente.

3.4 Projeto de acordo com normas:

A regra de projeto de acordo com código interno à empresa, em geral, é um procedimento conservativo de projeto. O projeto deve seguir um roteiro preestabelecido, onde os procedimentos, métodos e limites admissíveis estão contidos em normas e códigos, criados por sociedades de regulamentação e de normalização.

Projetos aeronáuticos, navais e de reservatórios submetidos a pressão são exemplos típicos de situações governadas por normas, como da ASME, FAA, DIN, ISO e outras.

4.    Grau de sofisticação da hélice do liquidificador:

PROJETO DE ACORDO COM NORMAS

·         A regra de projeto de acordo com código interno à empresa, em geral, é um procedimento conservativo de projeto.

•  Roteiro preestabelecido.
•  Procedimentos, métodos e limites admissíveis estão contidos em normas e códigos.

·         Produto disseminado no mercado.

5.    Critérios para projeto de fadiga:

5.1 – Projeto para vida infinita

Os primeiros projetos mecânicos, levando em conta a fadiga, eram baseados em uma segurança quanto à falha quase ilimitada, com os componentes dimensionados para uma vida infinita. Esse critério exige que as tensões atuantes estejam suficientemente abaixo da tensão limite de fadiga pertinente. Este é o enfoque mais clássico da análise de fadiga, tendo sido proposta ainda no século passado.

Exemplos: Eixos de motores, molas de válvulas de um motor de combustão, engrenagens industriais.

5.2  – Projeto para vida finita

Em muitas ocasiões as condições de carregamento são sensivelmente imprevisíveis, ou, ao menos, inconstantes. A vida selecionada para o projeto deve incluir uma margem de segurança (relações de vida máxima, vida mínima da ordem de 10 para 1 são típicas nos ensaios de fadiga). O dimensionamento ou análise pode ser tanto feito com base nas relações tensão-vida (σ - N), deformação-vida (ε - N), ou ainda de propagação de trincas pré-existentes (a - ΔK).

Exemplos: Mancais de rolamento; reservatórios pressurizados; componentes automobilísticos e motores a jato.

5.3  – Projeto para falha em segurança (Fail Safe)

Este critério foi desenvolvido pelos engenheiros aeronáuticos, já que estes não podem tolerar o peso adicional requerido por um coeficiente de segurança alto, nem o risco de falha implícito por um coeficiente muito baixo. O critério para falha em segurança considera a possibilidade de ocorrência de trincas de fadiga e dispõem a estrutura de modo que as trincas não a levem ao colapso antes de serem detectadas e reparadas.

Exemplos: Fuselagens e asas de aviões, cascos de navios, pontes.

5.4  – Projeto com tolerância ao dano.

Este critério é um refino da filosofia anterior de projeto. Parte-se do princípio de que a estrutura possui uma fissura, seja por defeito de fabricação, seja devida à operação (fadiga, corrosão sob tensão, etc.), e com os conceitos da Mecânica da Fratura são desenvolvidos os projetos de modo que as trincas pré-existentes não cresçam a um tamanho tal que leve à falha, antes que sejam detectadas pelas inspeções periódicas.

Exemplos: Fuselagens e asas de aviões, Reservatórios, tubulação e oleodutos.

6.    Critério para projeto de fadiga na hélice do liquidificador:

Segurança quanto à falha quase ilimitada, com os componentes dimensionados para uma vida infinita.

Esse critério exige que as tensões atuantes estejam suficientemente abaixo da tensão limite de fadiga pertinente.

7.    Referências Bibliograficas

Slides apresentados na sala de aula.

http://www.ebah.com.br/fadiga-pdf-pdf-a1032.html