Simulação de fratura por fadiga
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:
• - A tensão necessária para a fratura do vidro é de aproximadamente 100 MPa.
• - A tensão teórica para quebrar as ligações atômicas do vidro foi de aproximadamente 10.000 MPa.
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.