Observa-se que a carga e descarga repetidas enfraquecem objetos ao longo do tempo, mesmo quando as tensões induzidas são consideravelmente menores que os limites de tensão permitidos. Este fenômeno é conhecido como fadiga. Cada ciclo de flutuação de tensão enfraquece o objeto até certo ponto. Após vários ciclos, o objeto fica tão fraco que falha. Fadiga é a principal causa da falha de muitos objetos, especialmente aqueles feitos de metais. Exemplos de falha devido à fadiga incluem maquinário giratório, parafusos, asas de avião, produtos de consumo, plataformas offshore, navios, eixos de veículos, pontes e ossos.
Estudos estruturais lineares e não lineares não preveem falhas devido à fadiga. Eles calculam a resposta de um projeto submetido a um ambiente específico de restrições e cargas. Se as premissas de análise forem observadas e as tensões calculadas estiverem dentro dos limites permitidos, elas concluirão que o projeto é seguro nesse ambiente, independentemente de quantas vezes a carga é aplicada.
Os resultados de estudos dinâmicos lineares estáticos, não lineares ou de histórico de tempo podem ser usados como base para definir um estudo de fadiga. O número de ciclos necessários para que a falha de fadiga ocorra em um local depende do material e das flutuações de tensão. Essas informações, para um determinado material, são fornecidas por uma curva chamada curva SN.
O SOLIDWORKS Simulation não oferece suporte a eventos de fadiga baseados em estudos estáticos que incluem cascas compostas e estudos estáticos somente com vigas.
Etapas das falhas devido à fadiga
A falha devido à fadiga ocorre em três etapas:
| Etapa 1. |
Uma ou mais rachaduras se desenvolvem no material. Rachaduras podem se desenvolver em qualquer lugar no material, mas geralmente ocorrem nas faces de limite devido às maiores flutuações de tensão. As rachaduras podem ocorrer por muitos motivos. Imperfeições na estrutura microscópica dos materiais e riscos na superfície causados por ferramentas ou manuseio são algumas delas, |
| Etapa 2. |
Algumas ou todas as rachaduras crescem devido ao carregamento continuado. |
| Etapa 3. |
A habilidade do projeto de suportar as cargas aplicadas continua a deteriorar até que ocorra a falha. |
As rachaduras de fadiga começam na superfície do material. O fortalecimento das superfícies do modelo aumenta a vida do modelo sob eventos de fadiga.