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CÍRCULO DE MOHR PARA TENSÕES CÍRCULO DE MOHR PARA TENSÕES Resistência dos Materiais XI x y z σσσσx σσσσx σσσσy σσσσy ττττyx τxy Num certo ponto da superfície de um corpo carregado são conhecidas as tensões em dois planos perpendiculares Estado Plano de Tensões Trace um eixo horizontal para marcar as tensões normais σσσσ σσσσ ττττ Trace um eixo vertical para marcar as tensões tangenciais ττττ Representação Gráfica das Tensões no Plano de Mohr σσσσ ττττ 0 Marque as tensões normais de tração à direita da origem Marque as tensões normais de compressão à esquerda da origem σσσσ ττττ 0 Marque para CIMA as tensões tangenciais que giram o elemento no sentido HORÁRIO Marque para BAIXO as tensões tangenciais que giram o elemento no sentido ANTI-HORÁRIO σσσσ ττττ Exemplo 1: σx = + 50MPa; σy = - 10MPa; τxy = τyx - 40MPa 50 50 -10 -10 -40 -40 50 40 -10 40 Plote no plano σ σ σ σ x τ τ τ τ os valores das tensões apresentadas x y σσσσ ττττ 50 40 -10 40 Unindo os dois pontos obtém-se a posição do centro do círculo de Mohr σσσσC = ½ (σσσσx + σσσσy) Observe o triângulo assinalado Observe o triângulo assinalado Trace o círculo com centro em C e passando pelos dois pontos Trace o círculo com centro em C e passando pelos dois pontos 20 C ττττ 50 40 -10 40 20 Os catetos do triângulo valem: ττττxy = 40ττττxy = 40 ½ (σσσσx – σσσσy) = ½ [50-(-10)] = 30½ (σσσσx – σσσσy) = ½ [50-(-10)] = 30 σσσσC ττττ 50 40 -10 40 A hipotenusa valerá: ττττxy = 40ττττxy = 40 ½ (σσσσx – σσσσy) = ½ [50-(-10)] = 30½ (σσσσx – σσσσy) = ½ [50-(-10)] = 30 1 2 2 2[ ( )]x y xyσ σ τ− + 2 230 40 50+ > σσσσ ττττ 50 40 -10 40 20 A hipotenusa é o raio R do Círculo de Mohr R = 50 σmáx= σc + R = 70 σmáx= σc + R = 70 σσσσ τmáx = R = 50τmáx = R = 50 PORTANTO: σmín= σc - R = -30 σmín= σc - R = -30 As tensões principais ficam assim determinadas: τmáx = [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 50τmáx = [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 50 σp1 = σc + R = ½ (σx + σy ) + [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 20+50=70σp1 = σc + R = ½ (σx + σy ) + [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 20+50=70 σp2 = σc – R = ½ (σx + σy ) - [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 20-50=-30σp2 = σc – R = ½ (σx + σy ) - [½ (σx -σy )]2 + (τxy)2 = 20-50=-30 40 Observe ainda na figura formada: Ponto que representa o estado de tensão no plano que tem o eixo “x” como perpendicular Ponto que representa o estado de tensão no plano que tem o eixo “x” como perpendicular 40 -10 ττττ 20 50 σσσσ x 40 50 y 40 10 Ponto que representa o estado de tensão no plano que tem o eixo “y” como perpendicular Ponto que representa o estado de tensão no plano que tem o eixo “y” como perpendicular A interseção dessas direções é o chamado PÓLO x 40 50 y ττττ σσσσ50 40 -10 40 20 40 10 A direção que une o pólo ao ponto do círculo correspondente à tensão σ1 é a direção 1 1 70 A direção que une o pólo ao ponto do círculo correspondente à tensão σ2 é a direção 2 2 -20 ττττ σσσσ x 40 50 y 50 40 -10 40 20 40 10 1 70 Observe que o ângulo inscrito, entre as direções “1” e “x”, mostrado na figura : θθθθ1 ... é igual à metade do ângulo central assinalado: 2θ2θ2θ2θ1111 Sendo: tg 2θθθθ1111 = τ= τ= τ= τxy / ½ (σσσσx – σσσσy) ττττxy ½ (σσσσx – σσσσy) ττττ σσσσ x 40 50 y 50 40 -10 40 20 40 10 No caso em estudo: τxy = - 40, σx = 50 e σx = -10 tg 2θθθθ1111= = = = −−−−1,331,331,331,33 θθθθ1 2θθθθ1111= = = = −−−−59,059,059,059,0ºθθθθ1111= = = = −−−−29,529,529,529,5º Para o estado de tensão em análise teremos portanto x y 5050 -40 -40 -10 -10 θ = 0θ = 0θ = 0θ = 0θ = 0θ = 0θ = 0θ = 0 70 70 -30 -30 θ = θ = θ = θ = −−−− 29 ,529 ,529 ,529 ,5 ºθ = θ = θ = θ = −−−− 29 ,529 ,529 ,529 ,5 ºθ = θ = θ = θ = −−−− 74 ,574 ,574 ,574 ,5 ºθ = θ = θ = θ = −−−− 74 ,574 ,574 ,574 ,5 º 20 20 50 50 2020 ττττ 50 40 -10 40 70-20 σσσσ P 20 Alguns exemplos de estados de tensão comuns Tração Pura Compressão Pura σ τ σ τ σ τ σ τ Semi hidrostáticoσ τ σ τ Corte Puro Flexão Simples Vaso de pressão σ τ Tubo sob pressão e torção Tarefa: em cada caso exemplificado indique a posição ocupada pelo pólo. Exercício proposto: para o estado de tensões esquematizado na figura e utilizando o Círculo de Mohr, pede-se: 48 MPa 72 MPa 36 MPa x y z 1) As tensões máximas de tração e de compressão. Indicar os planos onde ocorrem; 2) As tensões máximas de cisalhamento. Indicar os planos em que ocorrem; 3) As componentes normal e tangencial da tensão ocorrente no plano “P” assinalado na figura P 30º fim
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