Fadiga é um termo geral aplicado à separação repentina e catastrófica de um componente de máquinas em duas ou mais partes, como resultado da aplicação de cargas ou deformações variáveis por um período de tempo.

A falha por fadiga ocorre quando

Considere um gerador de calor tubo-casca com os tubos em arranjo triangular. O diâmetro interno do vaso do gerador de vapor é D, e o número de tubos é n.

A distância entre os centros dos tubos adjacentes (pitch) é dada, aproximadamente, por

Uma usina PWR está operando em regime de circulação natural no circuito primário. A velocidade média do fluido refrigerante do lado primário de um tubo do gerador de vapor (GV) é 0,02 m s^-1. A massa específica desse fluido é 800 kg m^-3, e sua viscosidade é 1 x 10^-3 kg m^-1s^-1. O diâmetro interno do tubo é 2,0 cm, e seu comprimento é 16 m.

A queda de pressão do fluido refrigerante através desse tubo do GV é

Considere uma vareta combustível com raio externo R_co=5 mm. O perfil da taxa linear de geração de calor é dado por q’(z) = q’₀cos(!$ \pi Z \over L !$) com q’₀ = 31,4 kW m^-1. O comprimento ativo da vareta é L = 4 m. Note-se que a origem da coordenada z fica na metade da altura da vareta.

O fluxo térmico máximo q!$ ^"_W !$ nessa vareta é

Dado
!$ \pi !$ = 3,14

Figura 1 – Fator de correção de temperatura (OZISIK, M.N. Transferência de calor: um texto básico, Guanabara, 1990, p. 472). Adaptado.

Um trocador de calor de um passe no casco e dois passes nos tubos tem água no lado dos tubos e óleo de máquina no lado do casco. Esse trocador deve ser projetado para aquecer 2 kg/s de água desde 25ºC até 75ºC, com o óleo de máquina entrando a 125ºC e saindo a 75ºC.

Se o coeficiente de transferência de calor global é de 209 W/(m²!$ \cdot !$ºC), qual será a área necessária, em m², de transferência de calor?

Dado
Adote o calor específico da água como 4.180 J/(kg.ºC) e utilize a Figura 1 para determinar o fator de correção de temperatura, caso necessário.

Na Figura abaixo, tem-se uma Curva PF, essencial para o planejamento da manutenção, baseado em confiabilidade seguindo os padrões da RCM.

Os intervalos de tempo T1, T2 e T3 estão, tipicamente, relacionados, respectivamente, às manutenções

O projeto de resistência mecânica de eixos rotativos submetidos a cargas de flexão e torção constantes pode ser modelado de forma simplificada, supondo-se que o carregamento é constituído de momento fletor alternado e torque constante. As cargas axiais são desprezadas. O estado plano de tensões resultante é transformado em tensões uniaxiais equivalentes, obtidas pelo critério da máxima energia de distorção (tensões de von Mises), que deverão ser cotejadas com as propriedades mecânicas adequadas. O resultado do equacionamento desse modelo é uma expressão matemática do tipo

!$ d = \biggl [ {\large{32n \over \pi} \Bigl ( {M \over S_e} + {\sqrt{3} \over 2} {T \over X}\Bigr )} \biggr ] ^{^1/_3} !$

onde !$ d !$ é o diâmetro da seção do eixo em análise, !$ M !$ representa a componente alternada do momento fletor já corrigida pelo fator de intensificação de tensões, !$ T !$ é a componente estacionária do momento torçor, !$ n !$ é o fator de segurança do projeto, !$ S_e !$ é a resistência à fadiga do componente para vida infinita, e !$ X !$ é uma propriedade mecânica do material.

Deseja-se empregar o critério de análise de falha por fadiga que conduza ao cálculo mais conservativo para o diâmetro !$ d !$.

Para atender às condições do modelo descritas, o critério de falha por fadiga e a respectiva propriedade mecânica a ele associada são:

Chama-se tensão admissível a tensão utilizada como máxima no dimensionamento de componentes mecânicos, cujo valor é obtido da divisão da tensão considerada perigosa por um fator denominado de segurança.

O fator de segurança a ser aplicado no cálculo carrega as incertezas e a invariabilidade, tais como predições do projeto, carregamento imprevistamente conhecido, etc. A experiência do projetista e dados experimentais também são fundamentais para determinar o valor do fator de segurança e, consequentemente, melhorar o dimensionamento, deixando o projeto seguro e econômico.

Nesse contexto, o fator de segurança indica

59 Um experimento de laboratório tem o objetivo de determinar a rigidez elástica de uma mola utilizando a medida da frequência natural do sistema mostrado na Figura.

Foi utilizado no sistema uma barra rígida, cujo momento de inércia em relação ao mancal vale 1,0 kg!$ \cdot !$m².

Se a frequência natural medida foi de 60 rad/s, o valor da rigidez k, em N/m, é de

Duas amostras do mesmo aço carbono comum hipoeutetoide foram submetidas a tratamentos térmicos de normalização (Amostra 1) e tratamento térmico de têmpera e revenido (Amostra 2).

As microestruturas típicas resultantes desses tratamentos térmicos em tais amostras estão adequadamente descritas a seguir: