ASTM E647 crescimento da trinca da/dN, valor de limite ΔKth
O crescimento da trinca da/dN e o valor de limite ΔKth conforme ASTM E647 são valores característicos do material da mecânica da fratura e são determinados na carga cíclica com amplitude constante.
Curva de crescimento da trinca Área I & Área II Vídeo Valor limite ΔKth Crescimento da trinca da/dN Reta de Paris Software Máquinas para ensaio de materiais Outras Informações
Curva de crescimento da fissura
O crescimento da trinca de um material é descrito na curva de crescimento da trinca. Essa curva é subdivida em três segmentos:
- Segmento I: baixa velocidade de crescimento da trinca, valor inicial dKth onde o crescimento da trinca acabou de começar
- Segmento II: velocidade constante de crescimento da trinca, é descrita matematicamente por meio da reta de Paris, Crescimento da trinca por fadiga da/dN
- Segmento III: alta velocidade de crescimento da trinca, termina com a ruptura forçada, fator crítico de intensidade de tensão K1C
Área I e II da curva de crescimento da trinca
A ASTM E647 para determinação do valor inicial ΔKth e do crescimento da trinca de fadiga da/dN se refere às áreas I e II da curva de crescimento da trinca. O crescimento da trinca conforme ASTM E647 é determinado principalmente para materiais dúcteis. Nisso distingue-se entre a determinação do valor inicial ΔKth (área I) e do crescimento da trinca de fadiga da/dN (área II).
Ensaio de crescimento da trinca conforme ASTM E647
O ensaio de crescimento de fissura conforme ASTM E647 é executado nas assim chamadas amostras CT. É utilizada uma máquina servo-hidráulica para ensaios HA 250 kN. Os valores característicos determinados são o crescimento da trinca da/dN e o valor inicial ΔKth.
Valor inicial ΔKth (área I) conforme ASTM E647
Para a determinação do valor inicial ΔKth conforme ASTM E647 a amostra é exposta no início do ensaio a cargas na faixa da geração da trinca inicial ou superior. A velocidade do crescimento da trinca desacelera cada vez mais em decorrência da redução crescente da amplitude de carga. Inicialmente a trinca cresce de maneira relativamente rápida, e no final do ensaio o crescimento da trinca desacelera cada vez mais até a paralisação da trinca e/ou pelo menos alcançar a velocidade da trinca da/dN de 10-7 mm/troca de carga. Quando este ponto é alcançado, o valor ΔKth poderá ser determinado. Com este método podem ser determinados o valor inicial ΔKth (área I) e a reta de Paris (área II).
Para a determinação do valor inicial são descritos na norma ASTM E647 dois métodos:
a) Ensaio com fator de tensão R constante
Com os métodos com fator de tensão constante se reduzem para diminuição da intensidade de tensão cíclica tanto a intensidade de tensão máxima quanto a intensidade de tensão mínima.
Para evitar efeitos de retardamento em decorrência da redução da carga durante o aumento do comprimento da trinca, a seleção dos incrementos deverá ser feita de forma adequada. A ASTM E647 admite tanto o rebaixamento gradativo quanto o rebaixamento contínuo. No caso de rebaixamento gradativo, as forças (P) são constantes dentro de um incremento. Isso faz com que a intensidade de tensão aumente no curto prazo em decorrência do crescimento da trinca até a carga ser novamente reduzida. Por esse motivo, conforme a ASTM E647 o nível 10% da respectiva carga maior não deverá ser excedido e/ou a largura dos níveis deverá ser no mínimo de 0,5 mm.
b) Ensaio com intensidade de tensão máxima constante
Além dos métodos com fator R constante a ASTM E647 admite um método com fator de intensidade de tensão máxima constante. Nesse método para determinação do limite, a intensidade de tensão mínima será continuamente elevada partindo de um alto fator de intensidade de tensão cíclica até alcançar o valor de limite.
Crescimento da trinca da/dN conforme ASTM E647 (área II)
Para poder determinar o crescimento estável da trinca da/dN conforme ASTM E647 preservando a amplitude de carga, Fmáx. e Fmin. serão mantidas constantes durante toda a execução do ensaio. Em decorrência da diminuição da seção transversal de suporte e, portanto, do aumento da intensidade de tensão na ponta da trinca, a propagação da trinca acelerará.
Nessa análise podem ser determinadas a curva de crescimento geral da trinca (área II) e a reta de Paris. A determinação do valor inicial ΔKth não é possível.
O que é a reta de Paris?
Reta de Paris é a designação para á área intermediária (área II) da curva de crescimento da trinca.
O aumento constante do comprimento da trinca com cada troca de carga (da/dN) relativo ao fator de intensidade de tensão cíclica dK é chamado de curva de crescimento da trinca. Na área intermediária (área II) a curva de crescimento da trinca pode ser matematicamente descrita com a simples lei de Paris:
Da/dN = C*(ΔK)m
Esta faixa também é chamada de reta de Paris uma vez que a curva apresenta na representação logarítmica gradiente constante nessa faixa em decorrência do crescimento estável da trinca.
Produtos compatíveis: Software
Para o testXpert Research existe um procedimento de ensaio específico para a determinação do crescimento da trinca nas áreas I e II conforme ASTM E647.
Com o procedimento de ensaio podem ser executadas tanto a alimentação elétrica quanto a determinação da curva de crescimento do rasgo.
Com o auxílio de diferentes tipos de carga podem ser automaticamente determinados os valores característicos valor inicial ΔKth, o crescimento da trinca da/dN e a reta de Paris.
Produtos compatíveis: Máquinas para ensaios de materiais
Para a determinação do crescimento da trinca estão disponíveis máquinas para ensaios de materiais com diferentes conceitos de acionamento para ensaios estáticos, ensaios dinâmicos e para produção da trinca inicial.
Os vibrophores podem ser utilizados para produzir a trinca inicial e para executar os ensaios conforme ASTM E647. O sistema de ensaio se baseia em um sistema de mola e massa colocado em vibração em um campo magnético gerando dessa forma uma carga dinâmica. Uma carga prévia estática é aplicada por meio de um acionamento eletromecânico integrado.
