A resistência à fadiga é determinada pela aplicação de diferentes níveis de tensão cíclica para espécimes de teste individuais e pela medição do número de ciclos até a falha. A representação gráfica do pontos de dados de fadiga é a amplitude da tensão cíclica ou a tensão alternada (S - eixo vertical) em relação ao número de ciclos até a falha (N - eixo horizontal). A resistência à fadiga é definida como a tensão na qual a falha por fadiga ocorre em um determinado número de ciclos. Uma curva S-N típica é mostrada abaixo.
Geralmente, o logaritmo do número de ciclos N na base 10 é utilizado no lugar de N devido ao intervalo extenso dos valores de N habituais. No SOLIDWORKS Simulation, você pode escolher a partir de três esquemas de interpolação para localizar pontos de dados intermediário em uma curva S-N: Log-log , semilog e linear. Para obter exemplos de esquemas de interpolação SN, consulte Ajuda do SOLIDWORKS Simulation: Exemplo de esquemas de interpolação SN.
Espécimes são testadas em uma série de níveis de tensão decrescentes até que não ocorra falhas dentro de cada número máximo de ciclos selecionado (em geral, 10 milhões de ciclos). A porção quase horizontal da curva define a fadiga ou limite de resistência do material de teste. Se a amplitude da tensão aplicada fica abaixo do limite de resistência do material, considera-se que o espécime tenha uma vida infinita. Para muitos metais não ferrosos e ligas, como alumínio, magnésio e ligas de cobre, contudo, não haverá um limite de resistência definido e as partes de baixa tensão da curva não serão convergidas para uma linha horizontal. Esses materiais, como alternativa, exibem uma curva S-N de diminuição constante.
Uma curva S-N de um material define as amplitudes de tensão cíclicas (ou tensão alternada) em relação ao número de ciclos necessários para causar falha em uma determinada taxa de tensão R. A taxa de tensão R é definida como a razão entre a tensão cíclica mínima sobre a tensão cíclica máxima. Para um carregamento totalmente revertido, R = -1. Quando o carregamento é aplicado e removido (não invertido), R=0.
Os resultados experimentais mostraram que a tensão média tem um impacto significativo na resistência à fadiga de um espécime. Para qualquer material, é possível definir múltiplas curvas S-N (até dez), onde cada uma corresponde a uma taxa de tensão R diferente. O software então usa a interpolação linear entre as curvas S-N para extrair dados para uma determinada taxa de tensão.
Quando uma curva S-N com taxa de tensão R = -1 (tensão totalmente reversível ou média zero) é utilizada para definir as propriedades de fadiga de um material, você pode selecionar um método de correção (Goodman, Gerber ou Soderberg) para tratar dos efeitos de tensões média diferente de zero.
Curvas S-N têm como base a vida de fadiga média ou uma probabilidade de falha determinada. A geração de uma curva S-N para um determinado material requer muitos testes que forneçam variações estatísticas da tensão alternada, tensão média (ou taxa de tensão) e da contagem do número de ciclos até a falha.
Os testes para geração de curvas S-N são executados em um ambiente de carregamento controlado. Na maioria dos casos, as curvas S-N são obtidas a partir do carregamento uniaxial em ciclos de tensão totalmente invertidos. Como o ambiente de carregamento real é geralmente multiaxial, pode ser necessário reduzir a resistência à fadiga. O software fornece o Fator de redução da resistência à fadiga na caixa de diálogo Fadiga para considerar essa discrepância.