Estudo experimental da influência de pequenos defeitos na vida à fadiga em aço de baixo carbono

Abstract

Este trabalho investiga os efeitos de microdefeitos na vida à fadiga no aço de baixo carbono SAE 1020. O programa experimental consistiu em um conjunto de ensaios uniaxiais de fadiga em amostras lisas e com quatro tipos de defeitos– defeito cilíndrico (0,42 x 0,42 x 0,42 mm), defeito cilíndrico (0,75 x 0,75 x 0,75 mm), defeito cilíndrico raso (0,75 x 0,75 x 0,20 mm) e defeito oblongo (0,84 x 0,42 x 0,42 mm) – afim de obter as curvas S-N, entre 103 a 106 ciclos, para cada caso. Como primeira abordagem, foi realizada simulação numérica em elementos finitos para uma análise elástica linear ao redor dos defeitos. Como base nos resultados obtidos nestas análises, observou-se que ao variar qualquer característica dos pequenos defeitos – tamanho, forma e profundidade – a vida à fadiga é afetada significativamente, mesmo mantendo a medida √area, que tem sido empregada para caracterizar a influência de pequenos defeito no contexto da resistência à fadiga. Defeitos de menor diâmetro (0,42 x 0,42 x 0,42) apresentaram menor influência, com redução na vida à fadiga 50% menor, quando comparados com defeitos maiores (0,75 x 0,75 x 0,75 mm). Dentre todos os casos analisados, os corpos de provas com defeitos rasos apresentaram a maior redução de vida à fadiga, variando entre 60% a 95% quando comparados aos corpos de provas lisos, tal resultado ocorreu possivelmente devido ao pequeno volume de material disponível para a distribuição de tensões em torno dos defeitos. Em geral, para vidas mais longas (105 ciclos), os efeitos dos microdefeitos são correspondentemente maiores, para todos os casos analisados.