Curso Online de Mecânica da fratura

MECÂNICA DA FRATURA

O Processo de Falha

Sob o ponto de vista microscópico, a falha de uma estrutura se dá de acordo com a seguinte seqüência:
acúmulo de danos
iniciação de uma ou mais trincas
propagação de trinca
fratura do material

A Mecânica da Fratura consiste numa parte da Engenharia, que tem como objetivo promover respostas quantitativas para problemas específicos relacionados com a presença de trincas nas estruturas...

Introdução

Características Gerais da Mecânica da Fratura

Falha numa Estrutura
Considera-se que uma estrutura ou uma parte dela FALHA quando acontece uma das condições:
Quando fica totalmente inutilizada,
Quando ela ainda pode ser utilizada, mas não é capaz de desempenhar a função satisfatoriamente,
Quando uma deterioração séria a torna insegura para continuar a ser utilizada

PORQUE UMA ESTRUTURA FALHA...

Negligência durante o projeto, a construção ou a operação da estrutura;
aplicação de um novo projeto, ou de um novo material, que vem a produzir um inesperado (e indesejável) resultado.

O PROCESSO DE FALHA

Sob o ponto de vista microscópico, a falha se dá de acordo com a seguinte seqüência:
acúmulo de danos iniciação da(s) trinca(s)
propagação de trinca Fratura do Material

A MECÂNICA DA FRATURA

A Mecânica da Fratura é a área do conhecimento responsável pelo estudo dos efeitos decorrentes da existência de defeitos e trincas em materiais utilizados na fabricação de componentes e estruturas...
Conhecimentos: Ciência dos Materiais, Resistência dos Materiais, Análise Estrutural, Metalurgia, ...

Mecânica da Fratura

Mecânica Aplicada

Engenharia

Ciência dos Materiais

APLICAÇÕES

TESTES

PLASTICIDADE

PROCESSO DE FRATURA

FRATURA

Mecânica da Fratura
X
Abordagens Convencionais

1. Abordagem Convencional

TENSÃO APLICADA

Tensão de Escoamento
Tensão de Ruptura

Não há consideração de defeito no material

2. Abordagem pela Mecânica da Fratura

TENSÃO APLICADA

Tamanho do Defeito

Tenacidade à Fratura

O defeito é considerado

Custo anual de falhas por fratura nos EUA em 1978:
US$ 199 bilhões (4% PIB)
Estudos estimaram que:
tecnologia de Mecânica da Fratura se conhecida em 1983 poderia reduzir US$ 35 bi/ano
novas pesquisas poderiam acrescentar outros US$ 28 bi/ano

Fonte: US Department of Commerce, 1983

Importância da Mecânica da Fratura

Problema de engenharia de uma trinca numa estrutura!

qual a resistência residual em função do tamanho da trinca ?

qual o máximo tamanho de trinca permissível (ac) ?

quanto tempo leva para uma trinca crescer de um certo tamanho inicial ao até um máximo tamanho permissível ac ?

qual a vida da estrutura quando um certo tamanho de trinca pré-existente é assumida existir?

com que frequência deve uma estrutura ser inspecionada durante o período útil de detecção das trincas?

Propósitos da Mecânica da Fratura:
Fornecer respostas quantitativas às seguintes questões:

TRIÂNGULO DA MECÂNICA DA FRATURA

Mecânica da Fratura

Propriedades do Material
KIC , JIC

Comprimento da Trinca
a

Tensões Aplicadas


Tanque de Melado, Boston, 1910
Titanic, 1912
Navios Classe Liberty (1940’s)
Aviões Comet (1950’s)
Mísseis Polaris (1950’s)
Aviões F111(1969)
Petroleiro Kurdistan (1979)
Challenger (1986)
Gasoduto do Alaska
Boeing 737, Hawaii (1988)

Acidentes famosos na história