Mecânica da fratura

Mecânica do contínuo
Leis Conservação da massa Conservação do momento Conservação da energia Desigualdade da entropia
Mecânica dos sólidos Sólidos Tensão Deformação Compatibilidade Deformação finita Deformação infinitesimal Elasticidade linear Plasticidade Flexão Lei de Hooke Teoria de falha dos materiais Mecânica da fratura Mecânica do contato Sem fricção Friccional
Mecânica dos fluidos Fluidos Estática dos fluidos Dinâmica dos fluidos Empuxo Equações de Navier-Stokes Pressão Princípio de Bernoulli Princípio de Arquimedes Princípio de Pascal Turbulência Líquidos Tensão superficial Capilaridade Gases Atmosfera Lei de Boyle-Mariotte Lei de Charles Lei de Gay-Lussac Lei combinada dos gases Plasma
Reologia Viscosidade Newtoniano Não newtoniano Viscoelasticidade Fluidos inteligentes Magnetoreológico Eletroreológico Ferrofluidos Reometria Reômetro
Cientistas Bernoulli Boyle Cauchy Charles Euler Gay-Lussac Hooke Navier Newton Pascal Poiseuille Stokes

A mecânica da fratura é a área da mecânica que estuda os processos mecânicos que levam à propagação de fendas, fissuras e outros "defeitos", diminuindo a resistência do material, provocando a fratura (rotura) do mesmo. Utiliza métodos analíticos da mecânica dos sólidos para calcular a força motriz em uma trinca e métodos da mecânica dos sólidos experimental para caracterizar a resistência do material à fratura.

Na moderna ciência dos materiais, a mecânica da fratura é uma ferramenta fundamental na melhoria do desempenho mecânico de materiais e componentes. Aplica a física de tensão e deformação, em particular as teorias da elasticidade e plasticidade, aos defeitos cristalográficos microscópicos encontrados em materiais reais, a fim de prever a falha mecânica macroscópica dos corpos. A fractografia é amplamente utilizado com a mecânica da fratura para entender as causas das falhas e também verificar as previsões teóricas de falha com falhas reais.

Mecânica da fratura linear elástica

Critério de Griffith

A mecânica da fratura foi desenvolvida durante a Primeira Guerra Mundial pelo engenheiro aeronáutico inglês Alan Arnold Griffith, visando explicar o mecanismo de falha de materiais frágeis. O trabalho de Griffith foi motivado por dois fatos contraditórios:

• A tensão necessária para fraturar um bloco de vidro é aproximadamente 100 MPa;
• A tensão teórica necessária para quebras ligações atômicas é aproximadamente 10 000 MPa.

Uma teoria era necessária para reconciliar estas observações conflitantes. Além disso, experiências com fibra de vidro realizadas por Griffith sugeriram que a tensão de fratura aumentava com o decréscimo do diâmetro das fibras. Assim, a resistência à tração uniaxial, que era usada extensivamente para prever a falha do material antes de Griffith, não poderia ser uma propriedade material independente do corpo de prova. Griffith sugeriu que a baixa resistência observada em experimentos, assim como a dependência de tamanho da resistência, seria devida à presença de falhas microscópicas no material.

Para verificar a hipótese de falha, Griffith introduziu uma falha artificial em seu corpo de prova.

Referências

Bibliography

• C.P. Buckley, "Material Failure". Notas de aula (2005), Universidade de Oxford.
• T.L. Anderson, "Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications" (1995) CRC Press.

Ligações externas

• eFunda – Fracture Mechanics
• Fracture Mechanics by Prof. Alan Zehnder (from Cornell University)
• Nonlinear Fracture Mechanics Notes by Prof. John Hutchinson (from Harvard University)
• Notes on Fracture of Thin Films and Multilayers by Prof. John Hutchinson (from Harvard University)
• Mixed mode cracking in layered materials by Profs. John Hutchinson and Zhigang Suo (from Harvard University)
• Fracture Mechanics by Prof. Piet Schreurs (from TU Eindhoven, Netherlands)
• Introduction to Fracture Mechanics by Dr. C. H. Wang (DSTO – Australia)
• Fracture mechanics course notes by Prof. Rui Huang (from Univ. of Texas at Austin)