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APRESENTAÇÃO DA PROPOSTA PARA O PROJETO

Nome(s) do(s) aluno(s): João Guilherme Soares da Silva.

Nome da Linha de Pesquisa do Curso que o projeto estará vinculado: Projeto e fabricação de uma Máquina para Ensaio de Fadiga por Flexão Rotativa (X) Pesquisa ( ) Projeto de Extensão Data da aprovação_____/_____/_____ Título do Projeto: Projeto e Fabricação de uma Máquina para Ensaio de Fadiga por Flexão Rotativa Nome do(a) Professor(a) Orientador(a): Profº MSc Daniel Kohls

Plano de Estudo:

1- Tema

Projeto e fabricação de uma máquina para ensaio de fadiga.

1.1 Delimitação do Tema

Desenvolvimento e fabricação de uma máquina para ensaio de fadiga por

flexão rotativa do tipo cantilever (corpo de prova engastado) visando sua possível

utilização no laboratório de ensaios mecânicos da Unisociesc.

2- Problema

A literatura especializada tem relatado que, dentre as distintas causas de

falhas dos componentes mecânicos, a mais comum é devida à fadiga do material.

Do número total de falhas, as provocadas por fadiga perfazem de 50% a 90%

(ROSA, 2002).

Entende-se por fadiga como um processo de alteração estrutural localizado,

progressivo e permanente que ocorre em componentes submetidos a carregamentos

dinâmicos. Tais carregamentos causam deformações plásticas nos pontos mais

críticos do material, gerando uma trinca não perceptível a olho nu que se propaga

até atingir um tamanho crítico, suficiente para sua ruptura completa, após

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determinado número de ciclos (ASTM, 1996; CALLISTER, 2002; ROSA, 2002;

SHIGLEY, 2005).

Em geral, este tipo de falha ocorre de forma brusca, ou seja, sem prévio

aviso, e a níveis de tensões inferiores aos valores de resistência ao escoamento dos

materiais tornando-a de suma importância na concepção de máquinas e estruturas,

exigindo dos engenheiros o máximo de conhecimento possível sobre o assunto

(GARCIA, 2000; NORTON, 2004; ROSA, 2002; SHIGLEY, 2005).

Em qualquer projeto quanto à fadiga, um dos pontos fundamentais é

determinar, seja experimentalmente ou não, a resistência à fadiga do material

(ROSA, 2002). Os resultados destes ensaios são usualmente apresentados de

forma gráfica, através da curva tensão versus o número de ciclos, também chamada

de curva � − �, onde � representa a amplitude da tensão aplicada e � o número de

ciclos (SHIGLEY, 2004). Senso assim, com este projeto pretende-se desenvolver e

fabricar um equipamento que possibilite a possível obtenção destes resultados

experimentalmente, demonstrando na prática este fenômeno, possibilitando o

desenvolvimento de pesquisas para auxiliar o seu estudo.

3- Definição das Hipóteses de Trabalho

Este trabalho contribuirá para o estudo experimental de falhas por fadiga por

flexão rotativa e desenvolvimento de futuras pesquisas sobre este assunto.

Através do projeto a hipótese de resultado poderá ser a determinação

experimental da resistência à fadiga dos materiais através curva � − � e futura

instalação deste equipamento no laboratório de ensaios mecânicos da Unisociesc.

4- Justificativa

A necessidade deste projeto se justifica pela grande carência de análises no

que se refere a falhas por fadiga. E principalmente por oportunizar a possibilidade

dos alunos colocar em prática os conhecimentos adquiridos na área de engenharia

mecânica relacionadas a falhas mecânicas, dentre outras.

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5- Objetivo Geral do Trabalho

O presente trabalho tem como objetivo projetar e fabricar uma máquina que

possibilite a obtenção de dados para determinar o limite de fadiga de materiais

metálicos por flexão rotativa.

6- Objetivos Específicos

Com base no objetivo geral supracitado, podem-se destacar os seguintes

objetivos específicos:

a) Projetar;

b) Construir;

c) Ensaiar;

d) Obter dados que permitam traçar a curva S-N para diferentes tipos de

materiais metálicos;

e) Realizar ensaios em materiais com propriedades de fadiga já conhecidas e

posterior comparação com os dados obtidos, com o intuito de assegurar a

funcionalidade da máquina.

7- Metodologia

A metodologia empregada neste trabalho será baseada na experimental. O

projeto será conduzido nos laboratórios da UNISOCIESC. O desenvolvimento deste

trabalho será dividido nas seguintes etapas:

a) Revisão bibliográfica da teoria de ensaios de fadiga e pesquisa das principais

máquinas de teste S-N existentes, de modo a determinar as características

que poderiam ser melhoradas ou simplificadas em relação aos equipamentos

atuais;

b) Projeto dos componentes estruturais da máquina e especificação dos itens

comerciais;

c) Especificação da lógica de funcionamento para o projeto elétrico da máquina.

d) Construção mecânica;

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e) Análise dos resultados.

f) Planejamento de melhorias futuras.

8- Referencial Teórico

Fadiga é uma falha mecânica caracterizada pela iniciação e propagação

gradual de uma trinca devido à aplicação repetida de carregamentos dinâmicos

(tensões e deformações), levando a ruptura repentina do material após determinado

número de ciclos (CALLISTER, 2002; SHIGLEY, 2005).

A American Society for Testing and Materials, por meio da norma E 1823 –

96, a define como:

O processo de alteração estrutural, progressivo, localizado e permanente que ocorre em um material sujeito a condições que produzem tensões e deformações flutuantes em um ou vários pontos, e que pode culminar em trincas ou numa fratura completa após um número suficiente de flutuações (ASTM, 1996, p. 6).

Para Rosa (2002, p. 28), “a fadiga é um processo de redução da capacidade

de carga de componentes estruturais pela ruptura lenta do material, através do

avanço quase infinitesimal da trinca a cada ciclo de carregamento”.

Os materiais submetidos a estes carregamentos sejam cíclicos ou não,

tendem a romper-se de forma brusca, isto é, sem aviso prévio, e a níveis de tensões

inferiores aos valores de resistência ao escoamento dos materiais. Tais fatores,

associados aos prejuízos humanos e econômicos tornam este fenômeno de suma

importância na concepção de máquinas e estruturas, exigindo dos engenheiros o

máximo de conhecimento possível sobre o assunto. (GARCIA, 2000; NORTON,

2004; ROSA, 2002; SHIGLEY, 2005).

9- Cronograma

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10 – Referências

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. Standard Terminology Relating to Fatigue and Fracture Testing. E 1823 – 96. West Conshohocken: ASTM International, 1996. CALLISTER, William d. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC editora, 2000. GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime A.; SANTOS, Carlos A. Ensaio dos Materiais. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2000. NORTON, Robert L. Projeto de Máquinas: Uma Abordagem Integrada. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2004. ROSA, Edson da. Análise de Resistência Mecânica: Mecânica da Fratura e Fadiga. [S.I.: s.n.], ago. 2002. SHIGLEY, Joseph E.; MISCHKE, Charles R.; BUDYNAS, Richard G. Projeto de Engenharia Mecânica. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2005.

Assinatura do(a) Professor(a) Orientador(a)

Assinatura do(a) Aluno(a) Assinatura do(a) Aluno(a)