Por que o comprimento da trinca passa de milímetros para metros?

K costuma vir em MPa·√m, então o comprimento sob a raiz em K_I = Yσ√(πa) precisa estar em metros se σ está em MPa. No painel é mais cômodo usar milímetros — assim se medem os defeitos.

Se K_I < K_IC, a peça está segura?

Somente dentro das hipóteses do modelo elástico-linear e do Y escolhido. No cálculo entram fatores de segurança e verificam-se a zona plástica, o crescimento por fadiga, tensões residuais, o espectro de cargas e a confiabilidade da inspeção.

Mecânica da fratura (Griffith / K_IC)

Q: Se K_I < K_IC, a peça está segura?

Somente dentro das hipóteses do modelo elástico-linear e do Y escolhido. No cálculo entram fatores de segurança e verificam-se a zona plástica, o crescimento por fadiga, tensões residuais, o espectro de cargas e a confiabilidade da inspeção.

Trinca de modo I (abertura): K_I = Yσ√(πa), comparação com K_IC, tamanho crítico da trinca, tensão crítica e limiar de crescimento instável.

Este é um modelo elástico-linear de modo I. As verificações reais também consideram a forma da trinca, a largura finita da peça, o tamanho da zona plástica, o crescimento por fadiga, tensões residuais, a incerteza da inspeção e os fatores das normas.

Gráficos

Sobre o modelo

A mecânica da fratura (Griffith / K_IC), na versão elástico-linear, descreve o campo na ponta da trinca pelo fator de intensidade de tensões. Para trinca de modo I (abertura) sob tração, K_I = Y σ √(πa), em que a é a metade do comprimento da trinca em metros e Y a correção de geometria. Comparar K_I com a tenacidade à fratura K_IC é o critério de Griffith–Irwin: em K_I = K_IC o crescimento pode tornar-se instável. Problemas inversos: tamanho crítico a_c na tensão atual e tensão crítica σ_c na trinca atual. Não há correção de largura finita, forma da frente, tamanho da zona plástica, tensões residuais, crescimento por fadiga nem fatores das normas: cálculo didático pela fórmula de K_I, não laudo de aptidão da peça.

Para quem: Mecânica da fratura e resistência dos materiais: fator de intensidade, tenacidade à fratura, critério de Griffith.

Conceitos-chave

tenacidade à fratura
fator de intensidade de tensões
critério de Griffith
trinca de modo I
tamanho crítico da trinca
mecânica da fratura elástico-linear

Como funciona

O fator de intensidade é K_I = Yσ√(πa), com a em metros e o resultado em MPa·√m. Se K_I ≥ K_IC, o modelo elástico-linear prevê crescimento instável. O gráfico é a curva K_I(a), a horizontal K_IC, o ponto atual e o tamanho crítico a_c = (K_IC/(Yσ))²/π.

Fórmulas principais

K_I = Y σ sqrt(π a), com a em metros e K em MPa√m

Crescimento instável quando K_I ≥ K_IC; a_c = (K_IC / (Yσ))² / π

Perguntas frequentes

Por que o comprimento da trinca passa de milímetros para metros?: K costuma vir em MPa·√m, então o comprimento sob a raiz em K_I = Yσ√(πa) precisa estar em metros se σ está em MPa. No painel é mais cômodo usar milímetros — assim se medem os defeitos.
Se K_I < K_IC, a peça está segura?: Somente dentro das hipóteses do modelo elástico-linear e do Y escolhido. No cálculo entram fatores de segurança e verificam-se a zona plástica, o crescimento por fadiga, tensões residuais, o espectro de cargas e a confiabilidade da inspeção.

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