EX 01 - FALHA COMP. MECANICOS UFMG

Falhas de Componentes Mecânicos – EMA 134

Exercício No.: 01 Data de Liberação: 05/08/2013
Temas: Critérios de Falhas – Análise de Falhas - Fundamentos de MFLE

Questão 11:

Calcule o comprimento máximo permissível para uma trinca interna em um componente feito a partir de uma liga de Titânio (Ti-6Al-4V) e de um Aço AISI 4340 que são submetidos a uma tensão igual à metade do seu limite de escoamento. Resolva este problema para quatro valores do fator de forma Y = 1,0 – 1,25 – 1,5 e 2,0. Faça um gráfico e analise a influência do fator de forma no tamanho permissível da trinca. (Propriedades dos materiais estão nas transparências). Compare os dois materiais usados.

O comprimento máximo permissível para uma trinca interna pode ser determinado através da expressão abaixo:

Onde: KIC é a tenacidade à fratura Y é o fator de forma σ é a tensão aplicada

Para a Liga de Titânio:

σ0,2
900
[MPa]

Y
1,0
1,25
1,5
2,0
KIC
57
[MPa m1/2]

a [m]
0,00511
0,00327
0,00227
0,00128 σ 450
[MPa]

a [mm]
5,11
3,27
2,27
1,28

Para o Aço:

σ0,2
1470
[MPa]

Y
1,0
1,25
1,5
2,0
KIC
56
[MPa m1/2]

a [m]
0,00185
0,00118
0,00082
0,00046 σ 735
[MPa]

a [mm]
1,85
1,18
0,82
0,46

Discussão:

Analisando a influencia do fator de forma no tamanho permissível da trinca, pode se perceber, que como descrito pela expressão matemática, o tamanho permissível decresce com o aumento de Y, em uma razão inversa ao quadrado.

Este resultado é esperado é pode ser explicado pelo fato de que, em geral o fator de forma esta ligado a concentradores de tensão nos componentes, e quanto maior o fator de forma, maior esta concentração. Desta forma, para a mesma tensão aplicada, os efeito na região adjacente à trinca é magnificado, fazendo com que a resistência ao crescimento desta trinca seja menor, e consequente permitindo menores