Fadiga de Materiais

1. Introdução

Segundo diversos autores, dentre as distintas causas de falha de componentes mecânicos, a mais comum é devida à fadiga do material. Do número total de falhas, as provocadas por fadiga perfazem de 50% a 90%, sendo na maioria das vezes falhas que ocorrem de forma inesperada, repentinamente, portanto bastante perigosas. A fadiga é uma redução gradual da capacidade de carga do componente, pela ruptura lenta do material, consequência do avanço quase infinitesimal das fissuras que se formam no seu interior. Este crescimento ocorre para cada flutuação do estado de tensões. As cargas variáveis, sejam cíclicas ou não, fazem com que, ao menos em alguns pontos, tenhamos deformações plásticas também variáveis com o tempo. Estas deformações levam o material a uma deterioração progressiva, dando origem à trinca, a qual cresce até atingir um tamanho crítico, suficiente para a ruptura final, em geral brusca, apresentando características macroscópicas de uma fratura frágil.

Existem diferentes estágios de dano (deformação) por fadiga em componentes onde defeitos podem “nuclear” em uma seção inicial ilesa e propagar de uma maneira estável até resultar em fraturas catastróficas. Para este tipo de situação, uma sequência de danos por fadiga pode ser amplamente classificada nos seguintes estágios:
1) Mudanças subestrutural e microestrutural que causam nucleação nos danos permanentes;
2) Criação de fissuras microscópicas;
3) O crescimento e a coalescência de defeitos microscópicos para formar fissuras “dominantes”, que podem eventualmente inclinar para uma falha catastrófica;
4) Propagação estável da macrofissura dominante;
5) Instabilidade estrutural ou fratura completa.
As condições para a nucleação de microdefeitos e a proporção (velocidade) de avanço da fissura por fadiga dominante são fortemente influenciadas por uma grande variedade de fatores mecânicos, microestruturais e ambientais. As principais diferenças entre projetos filosóficos de