Resoluçaõ - Atividade Avaliativa 2 - Elemento de Maquina I

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Centro de Tecnologia
Curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica
Disciplina: Elemento de Maquina I José Pereira Ramos Junior
2a Atividade Avaliativa
1) Se sabe que a existência de concentradores de tensão é a principal causa do colapso estrutural
de componentes mecânicos. Explique o que é um concentrador de tensão, quais suas principais
características e como os mesmos são originados.
Solução:
Na engenharia, um concentrador de tensão é um local em um corpo onde tensões são concentradas
(mais elevadas). {Ref. [01]}
Tem como caracteristicas a presença de descontinuidades geométricas, presenças de trincas,
cantos vivos, furos e/ou mudanças da área da seção transversal
São originados quando o corpo essas caracteristicas são submetidos a solicitações (esforços).
2) Existem três modos de abertura de trincas. Defina-os e esboce um desenho de como os mesmos
ocorrem
Solução:
Fonte: Disponíel em Ref. [02]
Modo I – causado por esforços trativos –Modo de ABERTURA
Modo II – causado por esforços cisalhantes –Modo deDESLIZAMENTO
Modo III – causado por esforços cisalhantes –Modo de RASGAMENTO. {Ref. [02]}
3) Defina tenacidade a fratura e explique como a mesma pode ser medida.
Solução:
Tenacidade à fratura significa o quanto o material, já com uma fenda, resiste até fraturar. {Ref. [03]}
A tenacidade a fratura é medida no ensaio de impacto em diversos níveis de temperatura. {Ref. [04]}
%{ J053_P3R31R4 %}
1 / 4
4) Explique o efeito da temperatura na tenacidade a fratura dos materiais.
Solução:
Para certas temperaturas, o comportamento de fratura do material também pode ser dúctil ou
quebradiço, dependendo da taxa de carregamento aplicada. Verifica-se, através do ensaio de
impacto, que a temperatura influencia na tenacidade do material, quanto maior a temperatura de
ensaio, também é maior a energia absorvida e quanto menor a temperatura de ensaio, menor a
energia absorvida, verificando dessa forma que a temperatura de ensaio influencia diretamente na
tenacidade do material. {Ref. [05]}
5) Uma placa relativamente grande de um vidro é submetida a uma tensão de tração de 47,5 MPa.
Se a energia de superfície específica e o módulo de elasticidade para esse vidro são de 0,23 J/m2 e
77 GPa, respectivamente, determine o comprimento máximo que um defeito de superfície pode ter
sem que haja fratura.
2
m
J
0,23γsMPa47,5σc GPa77E a = ??
Solução:
2
1
aπ
γsE2
σc aπ
2
σcγsE2---->
π
2
σc
γsE2
a
π
2
Pa
6
1047,5
2
m
J
0,23Pa
9
10772
a
---->
m
6
104,997a
6) Qual é a magnitude da tensão máxima existente na extremidade de uma trinca interna que possui
um raio de curvatura de 1,2 x 10-4 mm e um comprimento de trinca de 4,3 x 10-2 mm quando uma
tensão de tração de 165 Mpa é aplicada?
mm
4
101,2ρe mm0,0215mm
2
2
104,3aσm = ??
MPa165σo
Solução:
mm
4
101,2
mm0,0215
MPa1652σm
ρe
a
σo2σm ---->
MPa4417,1541σm
%{ J053_P3R31R4 %}
2 / 4
7) Utilizando os dados da tabela abaixo, calcule a tensão crítica necessária para a propagação de
uma trinca interna com comprimento de 0,40 mm, se a energia específica de superfície para um
óxido de alumínio é de 0,90 J/m2. {Ref. [06]}
Fonte: Disponível em Ref. [06].
σc = ?? m0,0002mm
2
0,40a
2
m
J
0,90γs GPa380EO
Solução:
m0,0002π
2
m
J
0,90Pa
9
103802
σcaπ
γsEO2
σc ---->
Pa
7
103,2994σc ----> MPa32,9942σc
%{ J053_P3R31R4 %}
3 / 4
Referências
[01] CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES. Disponível em:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Concentra%C3%A7%C3%A3o_de_tens%C3%B5es.
[02] ANÁLISE DE FADIGA SEGUNDO O MÉTODO DA DISTÂNCIA CRÍTICA – MÓDULO 2.3 FADIGA DOS MATERIAIS.
Disponível em:
https://slideplayer.com.br/slide/10922201/.
[03] TENACIDADE À FRATURA. Disponível em:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tenacidade_%C3%A0_fratura.
[04] SLIDESAULA 11 - CIÊNCIA DOS MATERIAIS. Disponível em:
https://www.passeidireto.com/arquivo/64547434/slides-aula-11.
[05] ANÁLISE DE ENSAIO AO IMPACTO EM CORPO DE PROVA. Disponível em:
http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east-1.amazonaws.com/engineeringproceedings/simea2016/PAP96.pdf.
[06] RESPONDE AI. Disponível em:
https://www.respondeai.com.br/conteudo/concentrador-de-tensao/exercicios/usando-dados-abaixo-calcule-t
ensao-critica-necessaria-propagacao-trinca-superficial-12340.
%{ J053_P3R31R4 %}
4 / 4