Concentradores de tensão, Notas de aula de Resistência dos materiais

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Elementos de Máquinas para Automação

PMR 3320 – A

Introdução a falha por fadiga mecânica

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Cronograma de aulas

Sobreposição dos círculos de Mohr para tração e compressão Sobreposição dos resultados dos ensaios de tração e compressão Sobreposição dos círculos de Mohr para ensaios de tração e torção 4 Materiais Dúcteis^ Materiais Frágeis 𝐹 Projeto para carregamentos estáticos

5 Teorias de falha - > Dúcteis ➢ Máxima tensão cisalhante - Maximum shear stress ➢ Máxima energia de distorção - Maximum distortion energy ➢ Teoria Coulomb-Mohr para materiais dúcties Teorias de falha - > Frágeis ➢ Máxima tensão normal - Maximum normal stress ➢ Falha frágil Coulumb-Mohr - Brittle Coulomb-Mohr ➢ Mohr modificado - Modified Mohr

𝐹(𝑡) 7

𝑚 Fratura mecânica Curva de Wohler 7 Projeto para carregamentos dinâmicos

8 Introdução a falha por fadiga mecânica

10 Falha por fadiga mecânica

11 Concentradores de tensões ► Até agora todos os nossos problemas consideraram carregamentos estáticos e elementos sem irregularidades geométricas ► As tensões eram calculadas nos diversos componentes e peças estruturais através das expressões da Mecânica dos Sólidos. Essa apresentava valores nominais de tensões e deformações válidos apenas se forem satisfeitas uma série de condições PMR- 3320 http://grante.ufsc.br/download/Fadiga/FADIGA-Livro-Edison-da-Rosa.pdf

13 Concentradores de tensões ► Até agora as tensões eram calculadas nos diversos componentes e peças estruturais através das expressões da Mecânica dos Sólidos. Essa apresentava valores nominais de tensões e deformações válidos apenas se forem satisfeitas uma série de condições

14 Concentradores de tensões Detalhes geométricos Micro danos superficiais (Ex.: Trincas, pitch, delaminações, outros) Presença de fases duras na microestrutura (Ex.: Carbonetos, Nitretos, Óxidos, outros) Macro danos superficiais (Ex.: Trincas, temperas localizadas, deformações plásticas, outros) Origens

16 Concentradores geométricos de tensões ► Exemplos de componentes com de regiões com concentração de tensão

17 Concentradores de tensões ► Distribuição de tensões em uma barra escalonada submetida à flexão. (análise numérica)

Fator Concentração de Tensões ► O índice t em Kt indica que o fator de concentração de tensões depende somente das considerações geométricas ► O fator Kt independe do material, por isso este deve ser interpretado como um fator teórico de concentração de tensões ► A maioria dos fatores de contração de tensões são obtidos experimentalmente 19 𝐾𝑡 = 𝜎 𝑚𝑎𝑥 𝜎 0

20 Fator Concentração de Tensões ► Para materiais dúcteis (𝜀𝑓 ≥ 0 , 05 ) sujeitos a carregamentos estáticos o fator de concentração de tensões geralmente não é aplicado ► A concentração de tensões levará a plastificação localizada que tendem a aumentar a resistência do material no ponto PMR- 3320 (Shigley, E.^ Mechanical^ Engineering^ Design, 8th^ Edition,^ MacGrawHill, 2008)