FACULDADE DE ENGENHARIA INDUSTRIAL
da Fundação de Ciências Aplicadas
Departamento de Mecânica, Laboratório de Materiais
http://welcome.to/LabMat-FEI
CONFIABILIDADE DAS EXPRESSÕES DE BASQUIN-MORROW
AUTORES: Fernando Dotta, Rodrigo Magnabosco (Prof. Orientador)
[email protected], [email protected]
Objetivos
O presente trabalho teve como objetivo verificar a confiabilidade da expressão de Basquin-Morrow para a previsão da vida em
fadiga do aço ABNT 4140 temperado e revenido, utilizando o modelo Weibull, avaliando deste modo qual a precisão do modelo
matemático proposto.
Materiais e métodos
Foram realizados ensaios de fadiga de alto ciclo com diversas tensões médias e amplitudes de tensão e foram calculados os valores
numéricos dos coeficientes de resistência a fadiga e o coeficiente de Basquin. Utilizando uma carta de Weibull foi determinada a
confiabilidade para expressão de Basquin-Morrow aplicada ao aço ABNT 4140 temperado e revenido a 300ºC.
Foi observada, em decorrência de problemas no tratamento térmico dos corpos-de-prova, a influência de um leve empenamento
destes nos ensaios de fadiga. Foi utilizado o método dos elementos finitos para o cálculo do campo de tensões gerado pelo empenamento.
Resultados e discussão
sa (MPa)
1000
sm = 594 MPa
sa = 4379,987.Nf -0,215
100
10000
100000
Nf
1000000
(a)
sa / (5678 - sm )
1,00
calculada
experimental
Corpos-de-prova fraturados nas regiões críticas e a análise de elementos finitos mostrando as regiões de concentração
de tensões devido ao empenamento causado pelo tratamento térmico
0,10
Empenamento dos corpos de prova
0,35
0,01
10000
100000
1000000
Nf
(b)
curva (a): resultados experimentais para tensão
média de 594 MPa, (b) resultados experimentais
em azul e curva em vermelho calculada segundo
(2.Nf)-0,215
empenamento (mm)
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Distancia do corpo útil (mm)
Curva do empenamento nos corpos de prova
Conclusões:
 Pequenas distorções, como empenamentos, provocam grandes variações no fluxo
de tensão, alterando completamente os resultados dos ensaios de fadiga.
 As expressões de Basquin-Morrow aplicadas a ao aço ABNT 4140 retratam com
precisão como o material irá se comportar quando solicitado ciclicamente no
intervalo analisado.
 O método de elementos finitos, em análises estáticas, é uma poderosa ferramenta
para a avaliação dos resultados experimentais.
A carta de Weibull acima mostra os pontos experimentais
(em vermelho) e o ponto (em amarelo) calculado segundo
(5678-sm).(2.Nf)-0,215
mostrando a confiabilidade da expressão acima.
Agradecimentos:
 À FEI-FCA pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica
ao aluno Fernando Dotta
 Aos técnicos do LabMat: Marcos O. Gentil, António Miron, Romildo de Freiras.
 Aos técnicos da oficina mecânica da FEI pela usinagem dos corpos-de-prova:
 À Aline Szabo Ponce pela execução dos ensaios de fadiga.