Curva de Wöhler / linha de Wöhler
A curva de Wöhler indica a soma das trocas de carga sustentáveis até a ruptura do material. Ela é determinada no ensaio de fadiga com amplitude de carga constante (também ensaio de Wöhler) conforme DIN 50100 e é subdividida nas faixas fadiga de baixo ciclo K, limite de fadiga Z e .
A delimitação das faixas é feita por meio do número de ciclo N
- Fadiga de baixo ciclo 100-30.000 ciclos
- Limite de fadiga aproximadamente 2.000.000 ciclos
- Resistência à fadiga até infinito
O diagrama de Wöhlerpermite a leitura do número máximo de trocas de carga para uma determinada amplitude de carga. Ele depende das propriedades do material, da força e do tipo de carga (carga de pressão crescente, carga de tração crescente ou carga alternada).
Descrição Fadiga de baixo ciclo Limite de fadiga Resistência à fadiga Software Tool Normas Máquinas de ensaios
A curva de Wöhler de uma amostra de material lisa (fator de tensão R = -1)
Em nosso exemplo a amplitude de tensão nominal Sa é aplicada de forma logarítmica, também o número de ciclos N. Na representação logarítmica dupla, a faixa do limite de fadiga representa uma reta. A curva resultante é chamada de curva de Wöhler ou linha de Wöhler .
Descrição da curva de Wöhler:
- Rm resistência estática (aqui resistência à tração)
- Sa amplitude de tensão nominal
- SaD resistência à fadiga
- N número de ciclos sustentáveis
- ND número de ciclos de carga de canto
- NG número de ciclos limite
- K fadiga de baixo ciclo / resistência à fadiga de baixo ciclo
- Z limite de fadiga / limite de fadiga cíclica
- D resistência à fadiga / resistência à fadiga cíclica
Fadiga de baixo ciclo
A fadiga de baixo ciclo K e/ou resistência à fadiga de baixo ciclo é a faixa inferior a aproximadamente 104 até 105 ciclos.
A fadiga de baixo ciclo é determinada no ensaio de Low Cycle Fatigue (LCF). Nessa faixa, os materiais e componentes são expostos a cargas tão elevadas que deformações plásticas surgem no ciclo e o material apresenta falhas precoces. Para uma representação detalhada é frequentemente utilizado o modelo Coffin-Manson.
Em caso de carga que leva em um quarto dos ciclos à ruptura fala-se de resistência estática que também é determinada no ensaio de tração .
Limite de fadiga
O limite de fadiga Z e/ou limite de fadiga cíclica é a faixa entre 104 e 2·106 ciclos (dependendo do material). A amostra alcança na faixa do limite de fadiga sempre um critério de falha (por ex. trinca ou ruptura).
O limite de fadiga é determinado no ensaio de fadiga ou ensaio de High Cycle Fatigue (HCF). O ensaio fornece como resultado o número de ciclos com uma amplitude de carga.
Resistência à fadiga
Resistência à fadiga D (também resistência à fadiga cíclica) (inglês: very high cycle fatigue, VHCF) é o limite de carga que um material consegue suportar quando exposto à carga cíclica sem aparências significativas de fadiga ou incidentes de falha. A resistência à fadiga é determinada no ensaio de fadiga .
Na faixa de resistência à fadiga um limite de ciclo NG é definido. Quando a amostra apresenta falhas antes de alcançar o referido limite de ciclo, ela é considerada como "falha". Materiais os quais no ensaio de fadiga com uma força definida suportam mais de 1.000.000 ciclos sem ruptura são considerados como duráveis.
O projeto para resistência à fadiga resulta em tensões admissíveis claramente menores do que no conceito estático.
O percurso da linha de Wöhler na faixa de resistência à fadiga é distinguido em 3 tipos:
- Percurso horizontal da linha de Wöhler: A resistência à fadiga característica e/ou resistência de longo prazo surge frequentemente no caso de aços ferríticos
- Continuação da queda da linha de Wöhler com inclinação menor: surge frequentemente no caso de aço austenítico ou alumínio
- Após o percurso inicialmente horizontal ocorre uma queda da linha de Wöhler com aproximadamente 108 ciclos: pontos de falha interiores causam fissuras debaixo da superfície
Normas relevantes para determinação da curva de Wöhler
- DIN 50100 - "Ensaio de resistência à fadiga - execução e avaliação de ensaios cíclicos com amplitude de carga constante para amostras e componentes de material metálico"
- ASTM E466-15 - "Standard Practice for Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials"
- ISO 1099 - "Materiais metálicos - ensaio de fadiga - ensaio axial com regulagem da força"
- DIN EN 6072 - "Indústria aeroespacial - materiais metálicos - métodos de ensaio - teste de fadiga com amplitude constante"
