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UNITAU Sistemas Mecânicos I Prof. Luiz Antonio Bovo

1. CAPITULO 1 - ANALISE DE TENSÕES

1.1. Tensões Admissíveis

É um numero que, modificando o critério de resistência adotado (tensão limite de ruptura ou tensão limite de escoamento), fornece a base para o cálculo, isto é, a tensão admissível. Em muitos países este coeficiente é chamado de ‘Fator de Segurança’ ou ainda ‘Fator de Projeto’. Literalmente o Coeficiente de Segurança indica ‘quantas vezes o projeto esta longe de falhar’.

1.1.1.2. Fatores e Incógnitas que afetam o Coeficiente de Segurança

O Coeficiente de Segurança depende da natureza do material e do tipo de solicitação. A sua escolha depende da habilidade técnica do engenheiro de projetos, pois é impossível equacionar todos os fatores e incógnitas que concorrem para a falha da peça, a saber: a) Tipo dos materiais: Em situações semelhantes, um material dúctil (baixo e médio teor carbono SAE 1020) exigirá um coeficiente de segurança menor do que o necessário para um material frágil (ferro fundido G 25), isto porque os materiais fundidos são mais propensos a apresentarem trincas. b) Tipos de Solicitações: Basicamente há 4 tipos de cargas: - Carga Estática

Ocorre quando uma peça está sujeita a carga constante, invariável ao decorrer do tempo e aplicada lenta e gradualmente. EX: Vigas

- Carga Intermitente

Ocorre quando uma peça está sujeita a uma carga variável de zero a um valor máximo, sempre com a mesma direção e sentido. EX: dentes das engrenagens.

t P

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- Carga Alternada

Ocorre quando uma peça está sujeita a uma carga variável na mesma direção, mas com sentido contrario. EX: Eixos Rotativos.

-Carga de Choque

Ocorre quando uma peça está sujeita a variação brusca ou a de choque. EX: Componentes de Prensas.

c) Distribuição de tensões:

As fórmulas convencionais de cálculo de tensão (ex.:

AN t=σ; AN

AQ m=τ; t ω τ=) fornecem como resultado a tensão média ou nominal da peça, que nem sempre, devido a distribuição de tensões, coincidem com a tensão atuante.

Irregularidade como furos, entalhes e variação da seção transversal provocam concentração de tensões, resultando tensões muito superiores às calculadas pelas fórmulas nominais.

Para cargas estáticas aplicadas em materiais dúcteis estas concentrações de tensões possuem pequena influência, porque havendo alguns pontos com tensões maiores do que a tensão de escoamento, o material devido à sua ductilidade, se deforma e ocasiona uma redistribuição de tensão. d) Possibilidade de Carga Acidental:

Uma peça deve ser bastante resistente para suportar um choque acidental que possa ocorrer durante seu desempenho. e) Corrosão e Abrasão (exposição a intempéries ou ambientes agressivos e desgaste) f) Defeitos Imperceptíveis de Fabricação (falta de fusão, porosidade, etc.). g) Perigo de Morte ou Danos Materiais:

Se a falha de uma peça pode colocar em perigo, vidas ou propriedades, é recomendável que seja escolhido um Coeficiente de Segurança mais elevado.

t P

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1.1.2. Tensão Admissível Normal Há dois critérios para a definição da Tensão Admissível Normal: a) Critério da Tensão Limite de Ruptura

b) Critério da Tensão Limite de Escoamento

onde: σ => Tensão admissível normal

Rσ => Tensão limite de ruptura

Eσ => Tensão limite de escoamento S => Coeficiente de segurança

1.1.3. Tensão Admissível Transversal

Através de experiências com corpos-de-prova submetidos ao cisalhamento puro por torção, observou-se que há uma relação entre a tensão de cisalhamento e a deformação angular (semelhante à relação existente entre a tensão de tração e a deformação específica). As experiências mostram que τ= (0,57 à 0,6) σ⋅

Sendo que o valor mais usual é:

1.1.4. Tensão Admissível Composta ou Equivalente

A maioria das normas de cálculo, tais como DIN e ABNT admitem que a Tensão Admissível Composta ou Equivalente seja a Tensão Admissível Normal majorada em 25%, então

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1.1.5. Valores Usuais para Coeficientes de Segurança

Muitos tipos de equipamentos já possuem normas de cálculo e projeto publicadas por entidades mundialmente reconhecidas, como a DIN, ASME, FEM, etc, portanto, antes de especificar o coeficiente de segurança, verifique se para o seu tipo de equipamento não existe um coeficiente de segurança já estipulado. Como ilustração, citaremos alguns exemplos: - Comportas e Grades Hidráulicas – Norma DIN 19704.

Parte Mecânica 5,2

Eσ σ= Parte Estrutural

- Condutos Forçados – Norma SHF.

Parte Estrutural 7,1

- Equipamentos de Levantamento – Norma FEM ou ABNT P-NB-283.

Parte Mecânica 5,2

Eσ σ= Parte Estrutural

- Equipamentos Óleo-hidráulicos – Norma ASME.

Parte Mecânica 5

Rσ σ= ou 3

Eσ σ= (adotar a menor Tensão Admissível).

Nota: No Brasil temos a ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, que é uma entidade sem fins lucrativos reunindo inúmeros profissionais de todas as categorias profissionais, com a finalidade de executar normas para regerem todos os campos de trabalho. No caso específico da Engenharia Mecânica, estas normas concentram-se no Comitê Brasileiro de Mecânica – CBM, e hoje já existem praticamente todas as normas acima publicadas também no âmbito da ABNT.

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