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ELEMENTOS ORGNICOS DE MQUINASELEMENTOS ORGNICOS DE MQUINAS

GUILHERME N. LIMA

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GUILHERME N. LIMA

FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO

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Uma carga esttica uma fora estacionria ou binrio aplicada a ummembro.

Para ser esttica, a fora ou o binrio deve ser imutvel em magnitude,

ponto ou pontos de aplicao, e direo.

A carga esttica pode produzir tenso axial ou compresso, uma carga decorte, uma carga de flexo, uma carga de toro, ou qualquer combinaodestes.

Para ser considerado esttico, a carga no pode mudar de maneiranenhuma !!!!

O que carregamento esttico ???

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O que falha ???

A falha pode significar:

uma parte que separou em duas ou mais partes; sofreu uma deformao permanente, arruinando assim a sua

geometria; teve sua confiabilidade rebaixada; teve sua funo comprometida, seja qual for o motivo.

Uma falha pode significar qualquer uma ou todas estas possibilidades.

A nossa ateno est focada na previsibilidade de deformaopermanente ou separao.

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Por que as peas falham ???

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Peas falham quando tenses atuantes excedem a

resistncia do material !!!

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RESISTNCIA ESTTICA

TESTES DE RESISTNCIACORPO DE PROVA

PEAR

EAL MESMO TRATAMENTO TRMICO

MESMO ACABAMENTO SUPERFICIAL

MESMAS DIMENSES

MESMAS CONDIES DE CARREGAMENTO

$$$

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RESISTNCIA ESTTICA

1 A falha da pea pode colocar em perigo vidas humanas ou apea deve ser fabricada em quantidades muito grandes

justificando a elaborao de um programa de testes.

EXISTEM 4 CATEGORIAS DE PROJETO !!!

2 A pea deve ser fabricada em grande quantidade, o

suficiente para viabilizar uma quantidade moderada de testes.

3 A pea deve ser fabricada em quantidades to pequenasque, de forma alguma, justificam os testes, ou o projeto, porquestes de prazo, no permite a execuo dos testes.

4 A pea j havia sido projetada, fabricada e testada econcluiu-se que ela era insatisfatria.Necessita-se de uma anlise para compreender porque insatisfatria e o que fazer para melhor-la

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RESISTNCIA ESTTICA

Limite de escoamentoLimite de ruptura

Alongamento percentual

Carga estticaCarga dinmica

Estados de tenso biaxiais

Estados de tenso triaxiais

Temperaturas altasTemperaturas baixas

Peas grandes e pequenas

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RESISTNCIA ESTTICA

Dados obtidos a partir de

simples testes de trao, ondea carga era aplicada

gradualmente e a pea tinha

tempo para se deformar...

Peas solicitadascom cargas

dinmicas

complicadasaplicadas milhares

de vezes por minuto

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RESISTNCIA ESTTICA

Para resumir, oproblema

fundamental do

engenheiro usar

dados dos testes de

trao e relacion-loscom a resistncia da

pea, qualquer que

seja o estado de

tenso ou a situao

de carregamento.

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DUCTILIDADE E DUREZA

< 5% de alongamento = frgil

Sr = resistncia trao em MPa

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DUCTILIDADE E DUREZA

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QUE RESISTNCIAS UM MATERIAL TEM?

Syt (Sy) = Tenso de resistncia ao escoamento na trao

Sut = Tenso ltima de resistncia na trao

Suc = Tenso ltima de resistncia na compresso

Ssy = Tenso de resistncia ao escoamento na toro

(Resistncia ao cisalhamento)

Ssu = Tenso ltima de resistncia a toro.

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TEORIAS DE FALHA

O comportamento de metal estrutural normalmente classificado como sendo dctilou frgil, embora em situaes especiais, um material normalmente considerado dctilpode falhar de maneira frgil.

Materiais dcteis so normalmente classificados de tal forma que f 0,05 e tm umponto de escoamento identificvel que muitas vezes o mesmo em compresso e emtrao (Syt = Syc = Sy).

Materiais frgeis, f

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TEORIAS DE FALHA

Materiais dcteis (critrios de escoamento)

Tenso mxima de cisalhamento (MSS) Energia de distoro (DE)

Coulomb-Mohr dctil (DCM)

Materiais frgeis (critrios de fratura)

Tenso normal mxima (MNS) Coulomb Mohr Frgil (BCM) Teoria de Mohr modificada (MM)

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Hipteses importantes:

Materiais dcteis so limitados por sua resistncia ao cisalhamento (Ssy)

Materiais frgeis so limitados por sua resistncia trao (Syt, Sut)

Para materiais frgeis, Syt aproximadamente igual a Sut

Para materiais frgeis, Syt diferente de Syc

Para materiais dcteis, Syt igual a Syc

Para materiais frgeis a falha ocorre quando a pea se rompe (quebra)

Para materiais dcteis, a falha ocorre quando h escoamento.

TEORIAS DE FALHA

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Falha esttica para materiais dcteis

Teoria da mxima tenso de cisalhamentoMaximum Shear Stress Theory

MSS = Teoria de Tresca 1864

Teoria da energia de distoro

Distortion Energy Theory

DE = Teoria de Von Misses 1928

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MSS = Teoria de Tresca

Definio:

Falha ocorre quando a mxima tenso de

cisalhamento em uma parte da pea, excede ouse iguala mxima tenso de cisalhamento emum corpo de prova tracionado em escoamento.

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Definio:

Falha ocorre quando a mxima tenso de

cisalhamento em uma parte da pea, excede ouse iguala mxima tenso de cisalhamento emum corpo de prova tracionado em escoamento.

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= Estado plano de tenses

x

y

z

=

0

0

0 0 0

, =

+

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x

y

z

, = +

=

=

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, = +

=

Caso I

= ?

= ?

= ?

=

=

=

=

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, =

+

=

Caso II

= ?

= ?

= ?

=

=

=

=

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, =

+

=

Caso III

= ?

= ?

= ?

=

=

=

=

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Agora precisamos do Ssy !!!

= =

Vamos ao teste de trao:

Elemento de tenso:

Circulo de Mohr:

=

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falha


Vamos plotar os trs cenrios...

Caso I

= = =

=

Se,

Ento, ocorre a falha

n =

=

Fator de segurana:

=

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falha

falha



Caso II

Se,

( )


n =

=

( )

Fator de segurana:

=

= = =

=

( ) =

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falha

falha



Caso III

Se,


n =

=

Fator de segurana:

=

( ) =

= = =

=

=

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falha

=

( ) =

=

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falha

=

( ) =

=

=

Linha de carga de cisalhamento puro

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falha( ) = Linha de carga de cisalhamento puro

=

( ) = =

=

Circulo de Mohr:

=

TESTE DE TORO

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