Estudo da propagao das trincas em materiais.Mtodos analticos de mecnica dos slidos.Calcular a fora da trinca e a resistncia fratura.Usa a fsica da tenso e da deformaoElasticidade e PlasticidadeDefeitos cristalogrficos microscpicosUsa a FractografiaPredio da vida e do crescimento de trincas.Da suporte a predio da tolerncia ao dano.

Modos de fratura

Tensile Stress Shear stress Tearing mode

Critrio de Griffith

A.A.Griffith (pai da mecnica da fratura)Engenharia Aeronutica (WW1)

Tenso (stress) necessrio para quebrar vidro (brittle materials) 100 MPa.Tenso terica necessria 10.000 MPa.

Fiber Fracture Stress increases (^)as Fiber diameter decreases (v)

Griffith

A resistncia trao uniaxial (

A resistncia a tenso uniaxial pode no ser uma propriedade do material.

Griffith sugere que:baixa resistncia fratura dependncia de tamanho da resistncia

devido presena de falhas microscpicas no material.

Experimento de Griffith Falha introduzida no vidroMuito maior que as falhas observadas no vidroO produto da raiz quadrada do tamanho da falha (a)

e a tenso (stress) na fratura (f) era razoavelmente constante

C f . a

Teoria Linear elstica prediz tenso infinita na ponta da trinca.Griffith produz abordagem termodinmica para a trinca:

- Calcular a energia potencial armazenada ;- Fixar as extremidades, introduzir uma trinca ;- A trinca relaxa a tenso, reduz a energia elstica perto trinca;- A trinca aumenta a energia total de superfcie .

Onde: E o mdulo de Young; a densidade de energia de superfcie

Os valores E = 62 GPa ;e = 1 J/m2 ajustam bem os experimentos originais.

Irwin (modificao)O trabalho de Griffith era ignorado pela engenharia at 1950.A energia de superfcie para metais (dcteis) irrealstica.Em materiais estruturais ocorre uma deformao inelstica na frente da trinca.A zona plstica aumenta carregando e descarregando a ponta da trinca.O aumento da zona plstica dissipa energia na forma de calor.Irwin (Laboratrio de Pesquisa Naval - US NRL) durante WW2.Plasticidade em materiais dcteis.Energia armazenada em:

- A energia de deformao elstica armazenada liberada no crescimento da trinca

- Energia dissipada e a energia de superfcie.

Onde: a energia de superfcieGp a dissipao plstica por unidade de rea de crescimento de trinca

O critrio de energia de Griffith modificado ficou como:

Para materiais frgeis, o termo de energia de superfcie domina:

Para materiais dcteis, o termo de dissipao plstica domina:

Para polmeros, valores intermedirios:

Fator de Intensificao de TensoIrwin descreve um mtodo para calcular a energia disponvel para fratura.Campos de tenso e deformao na proximidade da ponta da trinca.Expresso assinttica para o campo de tenso na ponta da trinca

onde:ij a tensor tenso verdadeiror a distncia da ponta da trinca o ngulo com o plano da trincafij a funo que depende da geometria e tipo de carregamento

Stress Intensity Factor (K)

Usado para predizer o estado de tenso prximo a ponta da trinca