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Início/Engenharia/Fadiga: curva S–N e regra de Miner

Fadiga: curva S–N e regra de Miner

Curva de Basquin com limite de fadiga opcional, três blocos de carga cíclica e dano acumulado D = Σ n_i/N_i segundo Palmgren–Miner.

Modelo S–N

240 MPa
5.5

Blocos de carga

330 MPa
4.3
270 MPa
5.1
210 MPa
6

Grandezas medidas

Dano de Miner D0.356
Folga em relação ao dano0.644
Nf do bloco A1.74e+5
Estadook

Este é um modelo linear didático de acúmulo de dano. A fadiga real depende da tensão média, entalhes, rugosidade, tensões residuais, corrosão, ordem das cargas, dispersão e critérios de inspeção.

Gráficos

Sobre o modelo

A fadiga, pela curva S–N e pela regra de Miner, associa a amplitude de tensão S_a ao número de ciclos N_f até o início da trinca ou a falha. A relação de Basquin N_f = N_e(S_a/S_e)^{-m} vale acima do limite de fadiga S_e; o patamar horizontal pode ser desligado — então a inclinação segue na região de alto ciclo. Três blocos de carga acumulam dano pela regra de Palmgren–Miner D = Σ n_i/N_i. No gráfico log-log — a curva e os blocos; embaixo, a escala de dano. Modelo didático: não há tensão média, concentração, tamanho e superfície, tensões residuais, corrosão, ordem dos blocos, dispersão nem critérios de inspeção.

Para quem: Elementos de máquinas e resistência dos materiais: cálculo introdutório de fadiga.

Conceitos-chave

  • curva S–N
  • lei de Basquin
  • limite de fadiga
  • regra de Miner
  • dano acumulado

Como funciona

S–N: N_f = N_e(S_a/S_e)^{-m} acima do limite de fadiga S_e; opcionalmente a inclinação de Basquin segue sem patamar. Três blocos (S_a, n) dão o dano D = Σ n_i/N_i pela regra de Miner. No gráfico log-log marcam-se os blocos; embaixo, o indicador D=1.

Fórmulas principais

N_f = N_e (S_a / S_e)^{-m} para S_a > S_e
Regra de Miner: D = Σ n_i / N_i; D ≥ 1 — limiar linear de falha por fadiga

Perguntas frequentes

D = 1 prevê a falha com exatidão?
Não. A regra de Miner é uma heurística linear de engenharia. Serve para a contabilidade, mas as vidas reais à fadiga se dispersam bastante, e a ordem das cargas pode importar.
Por que tensões abaixo de Se não produzem dano?
É a hipótese ideal do limite de fadiga, aplicável a alguns aços em condições brandas. Se o patamar for desligado, a inclinação de Basquin continua na fadiga de alto ciclo.