3.5- Comportamento Das Juntas Soldadas Em Dif. Condicoes de Solicitacao Rev A

A. Chaves e Sousa 1

Módulo: 3.5. – Comportamento das Juntas Soldadas em Diferentes

Condições de solicitação

Formador: A. Chaves e Sousa

Alfragide, 2014-06

Pós Graduação em Engenharia da Soldadura

Comportamento de Juntas Soldadas

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Tipos de Carga


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Cargas estáticas de curta duração

• A carga é aplicada até à rotura do material, sendo o período

de duração desta não superior a alguns minutos. Ex.: a tensão

de rotura, a tensão de cedência são determinados à

temperatura ambiente por meio de carga estáticas de curta

duração.

Cargas estáticas de longa duração • É aplicada uma carga até um valor máximo e depois mantida

nesse valor. A resistência à fadiga é determinada por aplicação

deste tipo de carga.


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Cargas repetidas

• A carga é aplicada de seguida retirada. Tem grande

importância quando são aplicadas cargas de valor

elevado num pequeno número de ciclos ou cargas de

valor baixo num grande número de ciclos.


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• Resistência Estática: uma

propriedade dos materiais

ou de qualquer elemento

mecânico.

•É através dos ensaios

uniaxiais de tracção que se

determina a resistência dos

materiais, obtendo-se os

diagramas tensão-extensão.

• A tensão máx. admissível é

dada pela equação, sendo n

o coeficiente de segurança.

adm /ced n


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Resistência a altas temperaturas

• Os ensaios de tracção são normalmente

efectuados à temp. ambiente.

• Quando ensaiados a temperaturas mais elevadas

os valores são diferentes.

• Todos os materiais diminuem o ponto de cedência

e o módulo de elasticidade com o aumento da

temperatura (os aços diminuem cerca de 50%

quando a temperatura varia de 300º para 600º).


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Fluência

• Um metal sujeito a um carregamento de

intensidade constante sofre uma deformação e pode

atingir a rotura mesmo p/ valores de tensão

inferiores à tensão de limite elástico.

•Variação da extensão de um material quando

solicitado por uma tensão constante.

• Parte da deformação originada por uma solicitação

constante, que é definida em função do tempo

(ASTM E 139).


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•Nos materiais metálicos verifica-se geralmente para as

tensões elásticas ou plásticas e a temperaturas

elevadas.

•A tabela abaixo apresenta resultados de resistência à

tracção em diversos materiais em função da duração

dos ensaios a uma temperatura constante.


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•Da tabela anterior podemos retirar a tabela de valores

obtidos para diversas temperaturas



•



•


•As curvas deslocam-se para cima quando a tensão

aumenta.

•Destas curvas conclui-se:

• a extensão de fluência aumenta com o tempo da tensão aplicada

• a inclinação das curvas aumentam com a tensão aplicada e

correspondentemente a tensão.

•o tempo de ruptura diminui quando a tensão aumenta.

•a extensão inicial aumenta com a tensão




• As curvas de fluência apresentam três regiões ou

fases de fluência I , II e III, bem distintas.





• Período Primário (zona I): a variação da deformação

decresce com o tempo.

• Período secundário (zona II): a variação da

deformação é sensivelmente constante com o tempo

(dε/dt=const.)

• Período terciário (zona III): com a velocidade de

deformação a aumentar grandemente até se atingir a

fractura (pontos A,B, C e D).



Concentração de tensões

• No cálculo das tensões admite-se que os materiais

não apresentam irregularidades, ou seja: têm

secção transversal constante ou pequenas

variações, o que nem sempre se verifica.

•Verifica-se que na proximidade dos pontos de

acidentes geométricos (furos, variações bruscas de

secção, etc,) as tensões são mais elevadas do que

em pontos afastados

• A concentração de tensões é um fenómeno

normalmente localizado.



No dimensionamento de algumas peças há que

considerar este fenómeno, uma fez que a tensão

admissível deverá ser superior à tensão máxima

calculada onde existir uma concentração de tensões.



valor máx da tensão

- tensão calculada sem o efeito concentrador das tensões

- factor de concentração de tensões

máx t

máx

t

K

K

• Este factor é constante no domínio elástico do material.

• Os entalhes surgem num grande número de

equipamentos mecânicos, tendo surgido diversos estudos

e elaborados tabelas para esta situação.



• Representação da distribuição de tensões devido ao efeito de entalhe



Medição fotoeléctrica da concentração de tensões numa barra à flexão













A forma do cordão de soldadura pode ter influência no

factor de concentração de tensões, sendo influenciado

pelo raio de concordância R e o ângulo θ, da tangente ao

reforço no pé da soldadura.



O factor Kt aumenta com diminuição de R e com a

diminuição de θ. Assim com R a tender para infinito o

valor Kt é mínimo.

Outro parâmetro a considerar é o desalinhamento

nas juntas topo a topo:

• desalinhamentos axiais

• desalinhamentos angulares





Factor de concentração de tensões para

desalinhamentos axiais

• Kt= 1+(3e/t)

• e – excentricidade

• t – espessura da placa, placa mais fina



2L – largura do

desalinhamento angular

D – diâmetro do tubo

t – espessura do tubo

26 21 1t

L LK

Dt D



Impacto - aplicação de uma força externa por um

período de tempo pequeno (inferior a 1/3 do mais

pequeno período natural de vibração).

Diversos tipos de provetes com entalhes são utilizados

para o ensaio ao impacto.




A utilização de provetes entalhados, permite a localização da fractura e desenvolve na extremidade do entalhe um estado de tensão triaxial que contribui para a ocorrência da ruptura frágil.




Efeito da temperatura nos ensaios de impacto



Temperatura de transição

É a temperatura em que o material evidencia uma

mudança de comportamento dúctil para frágil. No

entanto este valor não é fácil de determinar, uma

vez que a mudança de comportamento não é

normalmente brusca.



Estes ensaios informam o projectista que a partir de

uma dada temperatura, uma pequena diminuição

desta provoca um decréscimo da resistência ao

impacto do material.

O conhecimento, relativamente ao impacto dos

materiais, permite ao projectista executar estruturas

com capacidade de absorção ao impacto.



Referências Bibliográficas:

• Carlos A. G. de Moura Branco, “Mecânica dos

Materiais”, Edição Fundação Calouste Gulbenkian,

Lisboa, 2006

• A. Correia da Cruz e João Carreira, “Ensaios

Mecânicos”, Edições técnicas ISQ

•J.E. Shigley e C. R. Mischke, “Mechanical Engineering

Design” 5ª ed, Edição McGraw-Hill International Editions”

1989

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