Fratura de materiais
Introdução
Em geral
Mecânica da fratura é um ramo da mecânica dos sólidos deformáveis que se preocupa com o estudo da estabilidade estrutural dos materiais, considerando a formação e propagação de trincas ou defeitos nos materiais e analisando as condições de tensão com a concentração de tensões devido a tais defeitos.
Utiliza métodos analíticos derivados de outros ramos da mecânica e da ciência dos materiais para estudar os mecanismos de formação e propagação de defeitos, e métodos experimentais relacionados à mecânica dos sólidos para determinar a resistência relativa do material à fratura.
A mecânica da fratura permite-nos melhorar o design dos produtos, bem como os processos de fabrico e inspeção para controlar a propagação de defeitos que podem levar à falha dos seus componentes, mas sem a necessidade de utilizar coeficientes de segurança injustificados. Aplica as teorias da elasticidade "Elasticidade (mecânica dos sólidos)") e da plasticidade "Plasticidade (mecânica dos sólidos)"), aos defeitos cristalográficos microscópicos dos materiais para prever fraturas mecânicas macroscópicas em corpos. A fractografia é altamente utilizada na mecânica da fratura para compreender as causas das falhas e verificar as previsões teóricas, identificando falhas reais.
História
Razão de energia Griffith
A Mecânica da Fratura começou a ser desenvolvida durante a Primeira Guerra Mundial pelo engenheiro aeronáutico inglês Alan Arnold Griffith para explicar a falha de materiais frágeis.[1] O trabalho de Griffith foi motivado por dois fatos aparentemente contraditórios:
Era necessária uma teoria que reconciliasse esses dois fatos contraditórios. Além disso, os experimentos com fibras de vidro, realizados pelo próprio Griffith, mostraram que a tensão de ruptura aumentava quando o diâmetro da fibra era menor. Portanto, a resistência à tração uniaxial, que tem sido amplamente utilizada para prever falhas de materiais, não poderia ser uma propriedade independente do material. Griffith sugeriu que a baixa resistência à fratura observada nos experimentos, bem como a resistência dependente do tamanho, se devia à presença de pequenas quebras microscópicas no volume do material.