7/23/2019 EOM - AULA 3
1/37
ELEMENTOS ORGNICOS DE MQUINASELEMENTOS ORGNICOS DE MQUINAS
GUILHERME N. LIMA
7/23/2019 EOM - AULA 3
2/37
GUILHERME N. LIMA
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
7/23/2019 EOM - AULA 3
3/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
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 ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
4/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
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.
7/23/2019 EOM - AULA 3
5/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
6/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
7/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
8/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
9/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
7/23/2019 EOM - AULA 3
10/37
FALHAS RESULTANTES DE CARREGAMENTO ESTTICO
Por que as peas falham ???
Peas falham quando tenses atuantes excedem a
resistncia do material !!!
7/23/2019 EOM - AULA 3
11/37
RESISTNCIA ESTTICA
TESTES DE RESISTNCIACORPO DE PROVA
PEAR
EAL MESMO TRATAMENTO TRMICO
MESMO ACABAMENTO SUPERFICIAL
MESMAS DIMENSES
MESMAS CONDIES DE CARREGAMENTO
$$$
7/23/2019 EOM - AULA 3
12/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
13/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
14/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
15/37
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.
7/23/2019 EOM - AULA 3
16/37
DUCTILIDADE E DUREZA
< 5% de alongamento = frgil
Sr = resistncia trao em MPa
7/23/2019 EOM - AULA 3
17/37
DUCTILIDADE E DUREZA
7/23/2019 EOM - AULA 3
18/37
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.
7/23/2019 EOM - AULA 3
19/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
20/37
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)
7/23/2019 EOM - AULA 3
21/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
22/37
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
7/23/2019 EOM - AULA 3
23/37
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.
7/23/2019 EOM - AULA 3
24/37
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.
7/23/2019 EOM - AULA 3
25/37
MSS = Teoria de Tresca
= Estado plano de tenses
x
y
z
=
0
0
0 0 0
, =
+
7/23/2019 EOM - AULA 3
26/37
MSS = Teoria de Tresca
x
y
z
, = +
=
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
27/37
MSS = Teoria de Tresca
, = +
=
Caso I
= ?
= ?
= ?
=
=
=
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
28/37
MSS = Teoria de Tresca
, =
+
=
Caso II
= ?
= ?
= ?
=
=
=
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
29/37
MSS = Teoria de Tresca
, =
+
=
Caso III
= ?
= ?
= ?
=
=
=
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
30/37
MSS = Teoria de Tresca
Agora precisamos do Ssy !!!
= =
Vamos ao teste de trao:
Elemento de tenso:
Circulo de Mohr:
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
31/37
falha
MSS = Teoria de Tresca
Vamos plotar os trs cenrios...
Caso I
= = =
=
Se,
Ento, ocorre a falha
n =
=
Fator de segurana:
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
32/37
falha
falha
MSS = Teoria de Tresca
Vamos plotar os trs cenrios...
Caso II
Se,
( )
Ento, ocorre a falha
n =
=
( )
Fator de segurana:
=
= = =
=
( ) =
7/23/2019 EOM - AULA 3
33/37
falha
falha
MSS = Teoria de Tresca
Vamos plotar os trs cenrios...
Caso III
Se,
Ento, ocorre a falha
n =
=
Fator de segurana:
=
( ) =
= = =
=
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
34/37
MSS = Teoria de Tresca
Vamos plotar os trs cenrios...
falha
=
( ) =
=
7/23/2019 EOM - AULA 3
35/37
MSS = Teoria de Tresca
Vamos plotar os trs cenrios...
falha
=
( ) =
=
=
Linha de carga de cisalhamento puro
7/23/2019 EOM - AULA 3
36/37
MSS = Teoria de Tresca
falha( ) = Linha de carga de cisalhamento puro
=
( ) = =
=
Circulo de Mohr:
=
TESTE DE TORO
7/23/2019 EOM - AULA 3
37/37