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Fadiga dos metais

1 Fadiga
Fadiga mecânica é a degradação das propriedades mecânicas levando à falha do material ou de um componente sob carregamento cíclico.
No geral, fadiga é um problema que afeta qualquer componente estrutural ou parte que move. Exemplos: automóveis nas ruas, aviões (principalmente nas asas) no ar, navios em alto mar, constantemente em choque com as ondas, reatores nucleares etc....(perceba então a importância do fenômeno de fadiga). Pode-se afirmar que 90% das falhas em serviço de componentes metálicos que experimentam movimento de um jeito ou de outro é devido à fadiga. Freqüentemente, a superfície de fratura por fadiga irá mostrar algumas características macroscópicas de fácil identificação e associação ao fenômeno da fadiga, tais como as marcas de praia (ver Figura 1).

Figura 1 – Representação esquemática da superfície de fratura em um aço.
A Figura 1 mostra um esquema da superfície de fratura de um aço que falhou por fadiga. As principais características a serem observadas neste tipo de falha são um ponto ou sítio de iniciação da trinca (geralmente na superfície); uma região de propagação de trinca mostrando as marcas de praia e uma região de fratura rápida, onde o comprimento de trinca excede um valor crítico. Tipicamente, a falha sob carregamento cíclico ocorre a níveis de tensões muito mais baixos do que sobre carregamento monotônico (ensaio de tração).
1.1 Parâmetros de fadiga e as curvas S-N
Primeiramente, apresentaremos os parâmetros de fadiga que estão apresentados na Figura 2.

Figura 2 – Parâmetros de fadiga.
Intervalo da tensão cíclica:  = max-min
Amplitude da tensão cíclica: a = (max-min)/2
Tensão média: m = (max+min)/2
Razão de tensão: R = min/max, onde max e min são os máximos e mínimos níveis de tensões, respectivamente.
A tensão estática aplicada eqüivale à tensão média e é a amplitude da tensão