SIMULADO-1

Prévia do material em texto

Aluno: 
	Matr.: 
	Disciplina: DGT1107 - ELEMENTOS DE MÁQUINAS 
	Período: 2022.2 - F (G) / SM
	
	
	
		Quest.: 1
	
		1.
		Todos os engenheiros, especialmente aqueles que trabalham com projetos já ouviram falar em fator de projeto. Com relação a esse fator dentre as afirmativas a seguir, estão corretas:
I - O fator de projeto é calculado ao final da fase de cálculo e depende das decisões tomadas e dos arredondamentos feitos.
II - O fator de projeto é definido pelo projetista para compensar as incertezas associadas às propriedades do material e às hipóteses simplificadoras adotadas.
III - Muita das vezes o fator de projeto é recomendado por associações profissionais ou empresariais, bem como em normas técnicas.
		
	
	
	
	
	Apenas I está correta.
	
	
	Apenas II está correta.
	
	
	II e III estão corretas.
	
	
	I e II estão corretas.
	
	
	Apenas III está correta.
	
	Explicação:
Gabarito: II e III estão corretas.
Justificativa: O fator de projeto é definido antes da fase se cálculos com a finalidade de compensar as incertezas associadas às propriedades dos materiais selecionados e às hipóteses simplificadoras. A decisão sobre seu valor depende da experiência do projetista ou sua equipe, mas, em muitos casos, será condicionada por recomendações de associações profissionais, produtores e normas técnicas.
	
	
	
	
	
		Quest.: 2
	
		2.
		Diversos fatores econômicos estão relacionados à viabilidade de um projeto mecânico. Nesse contexto, dentre as afirmativas seguintes estão corretas:
I - A equipe de projeto não é relevante para o custo final e deve ser a maior possível para que todos os aspectos sejam considerados;
II - Os materiais selecionados representam parcela importante do custo, não apenas por seu custo propriamente dito, como pelo impacto no processo produtivo;
III - O custo do projeto não é afetado pelo processo produtivo;
IV - A quantidade a ser produzida deve ser considerada para decidir sobre a viabilidade do projeto.
	
	
	
	
	II e IV.
	
	
	
	
	
	I, II e III.
	
	
	II e III.
	
	
	Todas estão corretas.
	
	
	I e IV.
		
	Explicação:
Gabarito: II e IV.
Justificativa: A equipe de projeto pode representar um custo importante para o projeto, especialmente em projetos muito complexos envolvendo diversas áreas do conhecimento. É importante dimensioná-la para que tenha o pessoal necessário e suficiente com o conhecimento das diversas áreas relevantes. O material utilizado no projeto representa claramente um componente importante dos custos, pelo seu custo e pelo impacto na seleção do processo produtivo. Além disso, ao escolhermos o processo produtivo devemos lembrar que a quantidade a ser produzida pode influenciar fortemente o custo de um produto, considerando os custos envolvidos para o início de alguns processos.
	
	
	
	
	
	
	
		Quest.: 3
	
		3.
		Correlacione as atividades descritas com as respectivas fases do processo do projeto
I. são reunidas as informações técnicas acerca de projetos semelhantes e levantadas as restrições do projeto.
II. todas as informações técnicas do protótipo selecionado para a produção, tais como desenhos, instruções de montagem, lista de materiais e plano de manutenção, são elaboradas e repassadas para a produção
III. os protótipos são avaliados quanto ao atendimento aos requisitos do projeto, produtibilidade, manutenibilidade.
IV. são selecionadas e modeladas as possíveis soluções para o problema que o projeto visa resolver.
V. os modelos dos sistemas da fase anterior são otimizados e os de melhor desempenho selecionados para produção do protótipo e avaliação.
	
	
	
	
	I - definição do problema; III - síntese; II - análise e otimização; V - avaliação; IV - comunicação
	
	
	I - definição do problema; II - síntese; III - análise e otimização; IV - avaliação; V - comunicação
	
	
	I - definição do problema; IV - síntese; III - análise e otimização; II - avaliação; V - comunicação
	
	
	I - definição do problema; IV - síntese; V - análise e otimização; III - avaliação; II - comunicação
	
	
	IV - definição do problema; IV - síntese; III - análise e otimização; II - avaliação; III - comunicação
	
	
	Explicação:
Gabarito: I - definição do problema; IV - síntese; V - análise e otimização; III - avaliação; II - comunicação
Justificativa: Na fase de definição do problema é aquela em que se levantam todas as restrições e condicionantes do projeto e são estabelecidos os requisitos. Nessa fase, é importante reunir informações sobre projetos semelhantes como possíveis referências. A seguir são apresentados os conceitos para a solução do problema e aqueles julgados mais viáveis dão modelados na fase de síntese. Os modelos são analisados e otimizados na fase seguinte - análise e otimização. Os modelos com melhor resultado são selecionados para a prototipagem e submetidos à avaliação.  O protótipo melhor avaliado será produzido e para isso é necessário que toda a informação técnica seja elaborada e repassada aos interessados na fase de comunicação.
	
	
	
	
		Quest.: 4
	
		4.
		Um engenheiro assumiu um projeto e recebeu as seguintes informações sobre o sistema: considerando o carregamento devido à flexão de um de seus elementos, a tensão admissível é 125 MPa e a tensão calculada é de 50 MPa; considerando o cisalhamento, a tensão admissível é de 100 MPa para uma tensão na peça de 45 MPa. Com base nessas informações, estão corretas as afirmações:
I - O fator de segurança à flexão é de 0,4 e o de segurança ao cisalhamento é de 0,45.
II - O modo de falha mais importante é o cisalhamento porque a tensão admissível de cisalhamento é inferior à tensão admissível devido à flexão.
III - O fator de segurança à flexão é de 2,5 e o fator de segurança ao cisalhamento é de 2,2 (aproximadamente).
IV - Como a tensão devido à flexão na estrutura é maior que a tensão devido ao cisalhamento, o modo de falha que deve ter maior atenção é a flexão.
	
	
	
	
	Apenas I está correta.
	
	
	I e II estão corretas.
	
	
	Todas estão corretas.
	
	
	III e IV estão corretas.
	
	
	Apenas III está correta.
	
	Explicação:
Gabarito: Apenas III está correta.
Justificativa: O fator de segurança é a razão entre a tensão admissível e a tensão atuante na estrutura em sua configuração geométrica final. Considerando os dados do problema o fator de segurança à flexão é 2,5 e o fator de segurança ao cisalhamento é, aproximadamente, 2,2, sendo esse o motivo pelo qual o modo de falha mais preocupante para o engenheiro deve ser o cisalhamento. Reforçando, o modo de falha com menor fator de segurança deve ser o de maior preocupação.
	
	
	
	
	
		Quest.: 5
	
		5.
		Uma barra de aço estirado a frio redonda tem diâmetro de 25 mm e uma seção com um sulco de 2,5 mm, resultando em um diâmetro na seção de 20 mm. A barra está sujeita a um torque completamente reverso de 200N.m. O limite de resistência à tração Sut=440MPa, o limite de escoamento Sy=370MPa, o limite de resistência ao cisalhamento Ssu=295MPa e o fator de concentração de cisalhamento em fadiga Kfs=1,376 e f=0,9. Assinale a alternativa correta sobre as afirmativas abaixo.
Assinale a opção com o número a vida em fadiga NN a temperatura ambiente e a 450°C.
I. A vida em temperatura ambiente é menor que a vida a 450°C nas condições apresentadas
II. A vida em temperatura ambiente é menor que 30.000 ciclos.
III. A vida a temperatura de 450°C é maior que 20.000 ciclos.
	
	
	
	
	Apenas III está correta.
	
	
	I e III estão corretas.
	
	
	Apenas II está correta.
	
	
	I e II estão corretas.
	
	
	Apenas I está correta.
	
	
	
	
	Explicação:
Gabarito: Apenas II está correta.
Justificativa: Inicialmente determinamos o limite de fadiga
A seguir determinamos os fatores modificadores do limite a fadiga
Limite de fadiga temperatura ambiente
Limite de fadiga a 450°C
Para ambos os casos a resistência à fadiga
Assim, à temperatura ambiente
	
	
	
	
	
		6.
		Considere a barra circular da figura abaixo. Nessa figura, F=550N,P=8kN e T=30N.m. Há dois materiais disponíveis para o projeto: aço com Sut=330MPa e  Sy=280MPa, ou alumínio com Sut=320MPa e  Sy=170MPa. Considerando as afirmativas abaixo, assinale a alternativa correta.
Fonte (BUDYNAS e NISBETT, 2011, pag 276)
I - Considerando o aço como material e analisando o ponto A o fator de segurança por máxima energia de distorção é nsaço≅2,77nsaço≅2,77 e por máxima tensão de cisalhamento é nsaço≅2,73nsaço≅2,73.
II - Considerando o alumínio como material e analisando o ponto A o fator de segurança por máxima energia de distorção é nsal≅1,68nsal≅1,68 e por máxima tensão de cisalhamento é nsal≅1,65nsal≅1,65.
III - Considerando o ponto B, os fatores de segurança do aço e do alumínio pelo critério de máxima energia de distorção são, respectivamente é nsaço≅6,29nsaço≅6,29 e nsal≅3,82nsal≅3,82.
IV - O ponto B é o ponto crítico do projeto pois apresenta os maiores fatores de segurança.
	
	
	
	
	I e II estão corretas.
	
	
	II e III estão corretas.
	
	
	I, II e III estão corretas.
	
	
	Somente I está correta.
	
	
	Todas estão corretas.
	
	
	Explicação:
Gabarito: I, II e III estão corretas.
Justificativa: As tensões máximas atuantes sobre a barra são:
Devido à flexão:
Para seção circular:
Devido à força P:
Devido à torção:
Para o ponto A:
Pelo critério da máxima energia de distorção
Pelo critério de Tresca
Para o ponto B:
Pelo critério da máxima energia de distorção
Pelo critério de Tresca
 
Logo, o ponto A é o ponto crítico do projeto pois apresenta o menor fator de segurança tanto pelo critério DE quanto pelo de Tresca para os dois materiais disponíveis.
Além disso, os dois materiais poderiam ser utilizados para a fabricação do elemento mecânico pois apresentam fatores de segurança maior do que nas condições apresentadas.
	
	
	
	
		Quest.: 7
	
		7.
		Um ferro fundido apresenta limite de resistência à tração de Sut=154MPa e Suc=−581MPa. Considerando que uma peça fabricada com esse material está sujeita à tensões σx=65MPa e σy=−35MPa, assinale a alternativa que apresenta os fatores de segurança pelo critério de Coulomb-Mohr e Mohr modificado.
	
	
	
	
	Coulomb-Mohr: ns=2,37; Mohr modificado: ns=2,37.
	
	
	Coulomb-Mohr: ns=1,67; Mohr modificado: ns=2,07.
	
	
	Coulomb-Mohr: ns=16,6; Mohr modificado: ns=16,6.
	
	
	Coulomb-Mohr: ns=2,07; Mohr modificado: ns=2,07.
	
	
	Coulomb-Mohr: ns=2,07; Mohr modificado: ns=2,37.
		Explicação:
Gabarito: Coulomb-Mohr: ns=2,07ns=2,07; Mohr modificado: ns=2,37ns=2,37.
Justificativa: Pelo critério de Coulomb-Mohr
Para o estado de tensão apresentado
Pelo critério de Mohr modificado
	
	
	
		Quest.: 8
	
		8.
		Uma junta consiste de oito parafusos totalmente rosqueados de cabeça hexagonal M12 com L=40L=40 (um parafuso mostrado na figura abaixo) unindo duas chapas do mesmo material, uma com espessura de 20mm20mm e a outra com espessura de 25mm25mm.
(Adaptado de BUDYNAS e NISBETT, 2015, pag 418.)
	
	
	
	
	O comprimento do fixador é insuficiente.
	
	
	O comprimento efetivo do agarre (comprimento sujeitado) l′=45mm.
	
	
	O comprimento rosqueado total do parafuso é L=36mm.
	
	
	O comprimento rosqueado participando efetivamente do agarre lt=16mm.
	
	
	O comprimento de haste é ld=8mm.
	
	Explicação:
Gabarito: O comprimento rosqueado participando efetivamente do agarre lt=16mmlt=16mm.
Justificativa: O comprimento rosqueado total é
Logo,
Para parafuso de rosca, o comprimento mínimo do fixador
O fixador do problema tem 40mm40mm, portanto L é suficiente.
Para o tipo de parafuso do problema, o comprimento do agarre ou sujeitado é
Além disso h=20mmh=20mm,
Finalmente, a dimensão da porção rosqueada que não contribui para o agarre
E a porção rosqueada efetivamente no agarre (ou sujeitada)
	
	
	
	
	
		Quest.: 9
	
		9.
		A junção da figura é carregada em tração por uma carga P=6kip. Os parafusos foram carregados com Fi=25kip. Se a rigidez da junta C=0,35 e a resistência de prova Sp=85kpsi, assinale a afirmativa correta..
Fonte da figura: BUDYNAS e NISBETT, 2011, pg 476
	
	
	
	
	O fator de carga 1,17, significando que o parafuso resistirá às tensões a que está submetido.
	
	
	A tensão no parafuso é σb≅16kpsi.
	
	
	A tensão devido à pré-carga σi≅23,5kpsi.
	
	
	A tensão no parafuso σb≅40kpsi.
	
	
	O fator de segurança contra a separação da junta é menor que 1, indicando que a junta vai se separar.
Explicação:
Gabarito: O fator de carga 1,17, significando que o parafuso resistirá às tensões a que está submetido.
Justificativa: A tensão no parafuso é
Para o parafuso do problema At=0,373in2At=0,373in2; e SP=85kpsiSP=85kpsi
Para uma tensão de prova SP=85kpsiSP=85kpsi
Fator de carga
Fator de segurança contra separação da junta
	
		
	
		10.
		Um rolamento rígido de esferas de uma carreira da série 02 com furo de 65mm (C10=55,9kN; C0=34kN) é carregado com uma carga axial de 3kN e uma carga radial de 7kN. O anel externo gira a 500rev/min500rev/min. A carga radial equivalente que será experimentada por este rolamento específico (X=0,56 e Y=1,57).
	
	
	
	
	Fe=3,0kN
	
	
	Fe=9,4kN
	
	
	Fe=7,0kN
	
	
	Fe=13,0kN
	
	
	Fe=7,6kN
Explicação:
Gabarito: Fe=3,0kNFe=3,0kN
Justificativa: Inicialmente, observamos que V=1,2V=1,2 pois é o anel externo que gira.