iodesign_portfolio2

6 • Capítulo 1
• Os barcos alemães classe U estavam afundando navios
cargueiros mais rapidamente do que eles podiam
ser repostos usando as técnicas de construção
existentes. Consequentemente, tornou-se necessário
revolucionar os métodos de construção para a fabricação
de navios cargueiros mais rapidamente e
em maior número. Isso foi feito com a utilização de
lâminas de aço pré-fabricadas que eram montadas
usando-se solda, em vez do método convencional e
demorado de uso de rebites. Infelizmente, as trincas
em estruturas soldadas podem se propagar sem
impedimentos ao longo de grandes distâncias, o que
pode levar a uma falha catastrófica. Contudo, quando
as estruturas são rebitadas, uma trinca deixa de se
propagar quando ela atinge a aresta da chapa de aço.
• Defeitos nas soldas e descontinuidades (isto é, sítios
em que pode haver a formação de trincas) foram introduzidos
por operadores inexperientes.
Algumas medidas remediadoras que foram tomadas
para corrigir esses problemas incluíram o seguinte:
• Redução da temperatura, da transição de dúctil
para frágil, do aço até um nível aceitável, mediante
uma melhoria na qualidade do aço (por exemplo,
pela redução dos teores das impurezas de enxofre
e fósforo).
• Arredondamento dos cantos das escotilhas, mediante
a solda de uma tira de reforço curvada em cada canto. 7
• Instalação de dispositivos de supressão de trincas,
tais como tiras rebitadas e cordões de solda resistentes,
para interromper a propagação de trincas.
• Melhoria na prática de soldagem e estabelecimento de
códigos de soldagem.
Apesar das falhas, o programa de embarcações da
classe Liberty foi considerado um sucesso por várias razões;
a principal delas foi que os navios que sobreviveram
à falha foram capazes de suprir as Forças Aliadas
no teatro de operações e, muito provavelmente, encurtaram
a guerra. Além disso, foram desenvolvidos aços
estruturais, com resistência amplamente aprimorada
às fraturas frágeis catastróficas. As análises detalhadas
dessas falhas possibilitaram maior compreensão da formação
e do crescimento de uma trinca, e isso contribuiu
para o surgimento da Mecânica da Fratura como área
de conhecimento.
7 O leitor pode observar que os cantos das janelas e portas de todas as estruturas marinhas e aeronáuticas são atualmente arredondados.
materiais diferentes. Uma explicação sucinta dessas classificações de materiais e das suas características
representativas será apresentada a seguir. Outra categoria é a dos materiais avançados
— aqueles que são usados em aplicações de alta tecnologia, como os semicondutores, os
biomateriais, os materiais inteligentes e os materiais “nanoengenheirados”, que serão discutidos
na Seção 1.5.
Metais
Os metais são compostos por um ou mais elementos metálicos (por exemplo, ferro, alumínio, cobre,
titânio, ouro e níquel), e com frequência também por elementos não metálicos (por exemplo,
carbono, nitrogênio, oxigênio) em quantidades relativamente pequenas. 8 Os átomos nos metais e
nas suas ligas estão arranjados de uma maneira muito ordenada (como discutido no Capítulo 3)
e, em comparação às cerâmicas e aos polímeros, são relativamente densos (Figura 1.4). Quanto
às características mecânicas, esses materiais são relativamente rígidos (Figura 1.5) e resistentes
(Figura 1.6), e ainda assim são dúcteis (isto é, são capazes de se deformar intensamente sem sofrer
fratura), e resistentes à fratura (Figura 1.7); por isso são amplamente utilizados em aplicações
estruturais. Os materiais metálicos possuem grande número de elétrons livres. Esses elétrons não
estão ligados a qualquer átomo em particular. Muitas das propriedades dos metais podem ser
atribuídas diretamente a esses elétrons. Por exemplo, os metais são bons condutores de eletricidade
(Figura 1.8) e de calor e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica, polida,
possui uma aparência brilhosa. Além disso, alguns metais (isto é, Fe, Co e Ni) têm propriedades
magnéticas interessantes.
A Figura 1.9 mostra vários objetos comuns e familiares que são feitos de materiais metálicos.
Os tipos e as aplicações dos metais e das suas ligas serão discutidos no Capítulo 11.
8 A expressão liga metálica refere-se a uma substância metálica que é composta por dois ou mais elementos.