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RESOLVIDA - Lista - Exerc¡cios - Ensaios - Fadiga
RESOLVIDA - Lista - Exerc¡cios - Ensaios - Fadiga
RESOLVIDA - Lista - Exerc¡cios - Ensaios - Fadiga
05. Sobre um ensaio de fadiga realizado em cabos de alumínio, cujos dados estão
expostos na figura abaixo, pode-se dizer que
F ( ) a. o limite de resistência à fadiga é próximo a 10 MPa
F( ) b. os cabos não devem falhar sob tensões superiores a 70 MPa
( ) c. tensões de 60 MPa estão associadas à fadiga de alto ciclo
( ) d. a resistência à fadiga para 107 ciclos é próxima de 17 MPa
6
F ( ) e. tensões de aproximadamente 40 MPa proporcionam vida superior a 10 ciclos
06. Ainda sobre os cabos de alumínio da questão 05, é incorreto dizer que
V ( ) a. tensões de 20 MPa estão associadas à fadiga de alto ciclo
V ( ) b. os cabos não falham com menos de 10 8 ciclos para tensões inferiores a 11 MPa
( ) c. tensões inferiores a 10 MPa não ocasionarão fratura por fadiga
V ( ) d. a resistência à fadiga para 10 5 ciclos é próxima de 45 MPa
V ( ) e. tensões de aproximadamente 25 MPa proporcionam vida superior a 10 6 ciclos
07. Assinale a alternativa que contenha um elemento não prejudicial à vida em fadiga.
( ) a. Impressão Rockwell
( ) b. Rasgo de chaveta
( ) c. Risco superficial
( ) d. Arredondamento de canto
( ) e. Rosca
09. Sabe-se que os resultados observados nos ensaios de fadiga apresentam uma
considerável dispersão para os diferentes corpos de prova de mesmo material ou
extraídos da mesma amostra. Esse fato é bastante claro, uma vez que o fenômeno da
ruptura à fadiga é fortemente influenciado pelas características intrínsecas do corpo de
prova (que caracterizam certo grau de heterogeneidade das amostras), bem como pelas
condições experimentais adotadas. Cite cinco fatores que podem levar à dispersão em
dados da vida em fadiga. Fabricação do CP, preparação superficial, variáveis metalúrgicas, alinhamento do CP no
aparato de teste, variação da tensão média.
Foi executado um ensaio de fadiga no qual a tensão média foi de 70 MPa e a amplitude
de oscilação igual a 210 MPa. Calcule:
10. as tensões máxima e mínima 11. a razão das tensões e a magnitude
do intervalo de tensões
12. Uma barra cilíndrica de aço 1045 é submetida a esforços cíclicos de tração-
compressão, e os resultados do ensaio de fadiga são mostrados na figura a seguir. Se
a amplitude da carga aplicada é 66.700 N, calcule o diâmetro mínimo que essa barra
deve apresentar para não sofrer ruptura por fadiga.
13. Uma peça cilíndrica de 6,4 mm de diâmetro, fabricada com uma liga de alumínio (ver
resultados do ensaio de fadiga na figura do exercício 12), é submetida a esforços
alternados de tração e compressão. Se as tensões máximas de tração e compressão
são, respectivamente, 5430 N e - 5430 N, determine sua vida à fadiga.
(a) Monte um gráfico σa versus log N utilizando esses dados (usar diagrama abaixo).
(b) Qual é o limite de resistência desse aço à fadiga?
(c) Determine a vida em fadiga para amplitudes de oscilação iguais a 415 MPa e 275
MPa.
(d) Estime as resistências à fadiga para N = 2 x 104 e N = 6 x 105.
(e) Considerando que os dados da tabela acima foram obtidos em um ensaio de flexão
rotativa e que esse material foi utilizado na fabricação de um eixo de automóvel que, em
operação, gira a uma velocidade de 600 rotações por minuto. Admitindo-se movimento
contínuo do veículo, faça uma previsão de quanto tempo (em horas) o eixo suportaria
os seguintes níveis de tensões máximas: 450 MPa, 380 MPa e 275 MPa.
15. Um componente mecânico (eixo) produzido em aço-ferramenta apresenta como
resultado do ensaio de fadiga o gráfico a seguir. Esse eixo deve ter 2,44 m de
comprimento e operará em condições rotativas de carregamento continuo por 1 ano,
submetido a uma carga de 0,05 MN (50 kN). Sabendo que o componente fará uma
revolução por minuto (ciclo), determine o diâmetro mínimo que satisfaça essas
restrições.
16. Faça um esboço do gráfico σ x N (tensão x número de ciclos) para materiais ferrosos
e materiais não ferrosos.
17. Cite três fatores que melhoram o comportamento dos metais em fadiga e três fatores
que prejudicam esse comportamento.
(a) Classifique as vidas em fadiga desses três corpos de provas, da mais longa para a
mais curta.
(b) Justifique essa classificação usando um gráfico S- N esquemático.
19. Suponha que um certo aço-liga tem um limite de resistência à fadiga (σLF) e um limite
de resistência à tração (σLRT) de 700 e 1400 MPa, respectivamente.
(a) Seria esperado uma falha por fadiga se um componente, manufaturado a partir desta
liga, fosse submetido a um carregamento repetido similar ao da figura abaixo. Quais
seriam os valores de tensão máxima, mínima e de amplitude de oscilação que o
componente suportaria nestas condições?
(b) O que aconteceria se o componente possuísse uma tensão residual trativa de 700
MPa em função de um procedimento de soldagem prévio?
Justifique suas respostas através do método gráfico de Smith-Peterson-Goodman.
20. Realizou-se uma série de ensaios de fadiga por flexão rotativa com R = -1, num aço
SAE-4340, obtendo-se os resultados indicados na Figura 1, onde cada ponto representa
o número de ciclos mais provável até a ruptura em cada nível de tensão.
(a) Considerando que foram empregados corpos de prova com a geometria mostrada
na Figura 1, determine os valores do Momento Fletor aplicado (em N.m) em cada uma
das condições de ensaio representadas na Figura.
(b) Considerando que se pretende empregar esse material na condição de solicitação
dinâmica representada na Figura 2, com uma vida esperada de 1.000.000 ciclos.
I. Verifique a viabilidade dessa aplicação, utilizando o método gráfico de Smith-
Paterson-Goodman, sabendo-se que o material tem limite de resistência à tração
(σLRT) igual a 800 MPa e tensão de escoamento (σE) de 650 MPa.
II. O que aconteceria se um tratamento superficial de jateamento fosse aplicado ao
material resultando em tensões residuais compressivas de 100 MPa?
(c) Determinar quais seriam os valores das tensões máxima, mínima e média, e da
amplitude da solicitação para se obter a mesma vida esperada numa condição de
solicitação cíclica com:
I. R=0
II. R = 0,5 (sugestão: utilizar equações da reta)