Fadiga multiaxial: medição de deformações a baixas, altas e muito altas frequências
Multiaxial fatigue: strain measurements at low, high and very high frequencies

O estudo dos danos por fadiga em componentes mecânicos e estruturas metálicas, tem especial relevância uma vez que tem influencia na vida útil sendo da responsável pela maioria das falhas estruturais registrados. Embora seus mecanismos tenham sido objecto de investigação contínua, a necessidade crescente de uma maior expectativa de vida dos equipamentos aliada á necessária redução de peso, forçou a compreensão do comportamento dos materiais sob números de ciclos de carga elevados, também conhecido na literatura como Very High Cycle Fatigue (VHCF) ou GigaCycle Fatigue. Esse campo de investigação, que estuda o comportamento mecânico de materiais em fadiga para mais de 10E7 ciclos, tem vindo a ganhar notoriedade, em grande parte devido ao aparecimento de máquinas para testes de fadiga com actuadores piezo-electricos (ulta-sons), trabalhando em 20 kHz e também devido à inovação em equipamento de aquisição e controle capaz de manusear sinais em frequências muito elevadas.
Por outro lado, o comportamento dos materiais sob fadiga multiaxial tem sido objecto de investigação e desenvolvimento, mas não na região de ciclos muito elevados, devido complexidade destes carregamentos e à inexistência de maquinaria apropriada para realizar estes ensaios. No Instituto Superior Técnico-IDMEC existe já uma grande experiência na realização de ensaios de fadiga multiaxial sob carregamentos axial/torção em máquinas de fadiga servo-hidráulicos e em ensaios de fadiga axiais a frequências elevadas. Neste contexto, e no intuito de compreender o comportamento dos materiais em condições de carregamento multiaxial e na região de fadiga de ciclo muito elevado das curvas de fadiga SN onde, para alguns materiais, se observa a ausência do limite de fadiga, que é considerado essencial na concepção mecânica, torna-se necessária a comparação em ensaios sob condições de carga determinadas em frequências mais baixas (ensaios servo-hidráulicos, 1 – 100 Hz) e frequências muito elevadas (piezoeléctricos máquinas de teste de ultra-som, 20 kHz), assim como simulações em Elementos Finitos.
Nesta apresentação, e utilizando uma nova máquina de ensaio de fadiga multiaxial desenvolvida operando a 20 kHz, os resultados de medições em provetes ensaiados sob condições biaxiais de carga, tensão/compressão com torção alternada em frequências mais baixas, até 10 Hz e muito altas frequências, a 20 kHz são discutidos e analisados. Foram utilizadas as técnicas de medição tais como vibrômetro laser, extensômetros eléctricos e camara termográfica. Os resultados mostram que é possível a realização de ensaios em condições de fadiga multiaxial em frequências muito elevadas, com resultados comparáveis com testes em frequências mais baixas o que permite o desenvolvimento de ensaios de fadiga multiaxial a muito elevado número de ciclos de modo muito, com redução de custos e grande fiabilidade nos resultados obtidos.

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