A1 Fadiga

Tópico

Este metal, sob uma carga cíclica que se repete continuamente, pode falhar progressivamente mesmo quando a amplitude dessa carga permanece bem abaixo da resistência ao escoamento estático estabelecida por outro modelo deste sistema. Essa falha progressiva sob carga cíclica, muito diferente do escoamento estático que ocorreria sob uma carga sustentada da mesma magnitude, é o que constitui a fadiga deste metal. O fato de essa carga cíclica se repetir continuamente, mesmo que cada um de seus ciclos individuais permaneça bem abaixo dessa resistência ao escoamento estático, faz com que, eventualmente, se nucleie, em algum ponto deste metal, uma trinca de fadiga que um único ciclo da mesma amplitude jamais produziria.

Uma vez que essa trinca de fadiga se nucleia neste metal, a amplitude da tensão da carga cíclica que continua a ser aplicada determina, de acordo com a equação de Basquin, quantos ciclos de carga este metal suportará antes de falhar por fadiga: sua vida útil à fadiga. Uma amplitude de tensão maior, de acordo com a Lei de Basquin, resulta em uma vida útil à fadiga mais curta para este metal; uma amplitude de tensão menor resulta em uma vida útil à fadiga mais longa.

Essa mesma trinca de fadiga, uma vez nucleada, não cresce a uma taxa constante durante cada ciclo de carga, mas sim a uma taxa governada pela amplitude do fator de intensidade de tensão de cada ciclo, conforme descrito pela Lei de Paris: quanto maior essa amplitude do fator de intensidade de tensão entre o mínimo e o máximo de cada ciclo, mais a trinca de fadiga avança nesse mesmo ciclo. Uma amplitude maior do fator de intensidade de tensão, seja devido a uma maior amplitude de carga ou porque a própria trinca de fadiga cresceu o suficiente, resulta em uma maior taxa de propagação da trinca, de acordo com a Lei de Paris.

Essa mesma amplitude do fator de intensidade de tensão também resulta em uma maior taxa de propagação da trinca. Portanto, este modelo, com o carregamento cíclico e a trinca de fadiga na qual ela se iniciou, integra a Lei de Paris ao longo de todo o crescimento dessa trinca de fadiga, desde o tamanho em que ela se nucleia até o tamanho crítico em que o metal finalmente fratura, para obter a vida de propagação até essa fratura final. Embora a relação de Basquin já estime, a partir da amplitude de tensão, a vida útil total à fadiga deste metal sem distinguir entre os estágios de nucleação e propagação da trinca, esta integração da Lei de Paris isola especificamente o estágio de propagação, uma vez que a trinca de fadiga já existe. O fato de o tamanho crítico dessa trinca de fadiga, no qual ocorre a fratura final, depender da tenacidade à fratura deste metal permite que outro modelo neste conjunto correlacione experimentalmente essa mesma tenacidade à fratura com o ensaio de impacto Charpy realizado nesse metal. O fato de a fadiga deste metal ser dominada, em vez disso, por uma única trinca de fadiga que se nucleia, cresce e finalmente fratura a peça, torna-a claramente distinguível da fadiga de um material compósito, onde o dano é distribuído em muitos pontos simultaneamente, e não uma única trinca dominante, que governa a degradação progressiva sob carregamento cíclico.

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