Mecânica dos Materiais

Mecânica dos Materiais

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n = 3MPa200

Sabe-se: Sy = 600 MPa s £ sall

Pretende-se: s máxima a aplicar smax = 200MPa

A especificação de um coeficiente de segurança não é tarefa simples. É fundamentalmente um factor empírico.

Ø Em projectos de Grande responsabilidade, só com experimentação e cuidadosa análise estatística se pode definir um coeficiente de segurança. Ø Em certos projectos específicos, o coeficiente de segurança é indicado nas normas e códigos de projecto respectivos.

Ø Em projectos simples e de pouca responsabilidade, o coeficiente de segurança pode ser atribuído com base em indicações de certos livros da especialidade.

Probabilidade de desempenhar sem falha a função destinada, em condições estabelecidas (modo de operação, ambiente de serviço, vida pretendida, etc.) A fiabilidade é, portanto, uma medida de confiança que se pode ter num órgão e que está sempre compreendida entre os seguintes valores:

0 £ F £ 1

3.2.4.3. CUSTO

Essencial na análise de exequibilidade, importante em todas as fases do projecto, para isso tem de se ter em conta:

Ø A adopção de materiais baratos, concepções simples, processos de fabrico rentáveis.

Ø Utilização de consumíveis normalizados (parafusos, etc.).

Elementos de Máquinas Introdução ao Projecto

Ø Especificação de tolerâncias de fabrico razoáveis (A precisão é directamente proporcional ao custo). Ø Aplicação de gráficos de “Ponto de equilibrio”. (Indicam a solução mais rentável para o fim em vista).

3.2.4.4. Prevenção

O fabricante de um produto é responsável por danos materiais e humanos devido a falha intrínseca ou à sua operação se não foram tomadas as medidas preventivas:

Ø Evitar arestas vivas / obstáculos à operação Ø Colocar redes / protecções

Ø Prover dispositivos de protecção / segurança Ø Etc.

3.2.4.5. FABRICO

Ø Fabrico e montagem / instalação a custo competitivo. Ø Materiais e cálculo dependem dos processos de fabrico.

Ø O projectista tem de estar bem informado sobre os processos de fabrico.

Custo

Volume de produção

Furação Automática

Furação manual

N.º de decisão

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CAP 4 - PROJECTO ESTÁTICO

4.1. FACTOR DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES GEOMÉTRICO

As expressões básicas da “Mecânica dos materiais” que dão a distribuição de tensões numa peça assumem que as secções rectas se mantêm constantes, não existindo irregularidades na peça ao se passar de uma secção para outra. Na verdade, na prática, as peças têm sempre algumas irregularidades.

Todos os acidentes geométricos das peças alteram a distribuição de tensões de tal forma que as expressões básicas já não se descrevem correctamente. Estes acidentes geométricos provocam uma concentração de tensões.

Fig. 4.1 – Tensões locais em 3 casos de entalhes.

A concentração de tensões é função da geometria do entalhe presente na peça e quantifica-se através do factor de concentração de tensões estático, definido por:

0 maxtkσσ= (4.1) e 0 max stkττ= (estado de corte) (4.2)

Fig. 4.2 – Tensões locais na zona do furo (zona de maiores concentrações de tensões).

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O FCT (Factor de concentrações) pode ser determinado:

¾ Analiticamente – Através do método de elementos finitos. ¾ Experimentalmente – Através de técnicas de análise experimental de tensões: Extensometria, fotoelasticidade e vernizes frágeis.

Para grande número de aplicações práticas, o projectista já tem soluções para Kt publicadas na literatura.

4.2. VISUALIZAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES

É importante que o projectista desenvolva uma sensibilidade de visualização intuitiva da concentração de tensões. Para tal é utilizada a analogia do fluxo de força, em que:

¾ Cada linha representa uma parcela igual da força total. ¾ Quando as linhas são desviadas por um entalhe, é como se este as “empurrasse” umas contra as outras. O resultado é um aumento da densidade de linhas na vizinhança do acidente geométrico, i.e., aumento da tensão local.

¾ A severidade da concentração de tensões é proporcional à “quantidade de brusquidão” na deformação do fluxo.

¾ A concentração de tensões é tanto maior quanto menor for o raio de fundo do entalhe e/ou quanto menor for a distribuição da brusquidão do entalhe.

¾ kt varia com o tipo de carga aplicada e a geometria da peça.

¾ kt é independente do tipo de material da peça.

Fig. 4.3 – Analogia do fluxo em dois entalhes diferentes. kt (a) > kt (b).

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