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RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Aula 1- Contextualização da disciplina no curso de Engenharia e Revisão de Estática EMENTA DA DISCIPLINA Tópico I : Revisão dos conceitos de Estática ; Tópico II : Propriedades mecânicas dos materiais; Tópico III : Esforços Axiais (Tração e Compressão); Tópico IV : Cisalhamento Puro; Tópico V : Flexão Simples e Dimensionamento na Flexão; Tópico VI : Torção; Tópico VII : Estado Plano de Tensões RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 2 Bibliografia ARRIVABENE, V. Resistência dos materiais. Rio de Janeiro: Makron Books, 1994. BEER, F. P.; JOHNSTON, E. R. Resistência dos materiais. 3. ed. Rio de Janeiro: Makron Books, 1995. HIBBELER,R.C.Resistência dos materiais.5. ed. São Paulo:PrenticeHall, 2004. NASH, W. A. Resistência dos materiais. 4. ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 2001. CRAIG JR ,R. R. Mecânica dos materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. MELCONIAN, S. Mecânica Técnica e Resistência dos materiais. São Paulo:Érica, 2000. GERE, J. M. Mecânica dos materiais. São Paulo:ThomsonLearning, 2003. RILEY, W. F.Etal. Mecânica dos materiais. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. THIMOSHENKO, S. P.; GERE, J. E. Mecânica dos sólidos. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 1994. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 3 OBJETIVOS DA DISCIPLINA Fornecer ao aluno conhecimentos básicos das propriedades mecânicas dos sólidos, com vistas a apoiá-lo na análise, projeto e cálculo de elementos de máquinas e estruturas de engenharia. Capacitar o aluno ao cálculo de tensões e deformações causadas pelos esforços simples, no regime da elasticidade, bem como a resolução de problemas simples de dimensionamento de elementos estruturais. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 4 Conteúdo Programático desta aula Contextualização da Disciplina; Revisão de Estática; Aplicação dos conceitos; AULA1 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS ENGENHEIRO AO FINAL DESTA AULA DEVERÁ : Conhecer a importância do estudo Resistência dos Materiais e suas aplicações em suas diversas áreas da engenharia. ESTUDO DIRIGIDO DA AULA Assista a Aula1 Estude o Cap 1 do livro do Hibbeler e do Melconian Estude os exercícios resolvidos Resolva os exercícios propostos do ..... Leia a síntese da aula. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 6 Tópico I CONTEXTUALIZANDO A DISCIPLINA NO MUNDO DOS MENGENHEIROS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 7 Química do Petróleo I/II Mecânica dos Fluidos RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 8 Corpos Deformáveis: Tensões e Deformações Física Mecânica Geral Dinâmica e Estática Resistência dos Materiais Estática Análise Econômica Normas Técnicas Impactos Ambientais Leis Naturais Corpos Rígidos: Ações/Reações/Momentos Implantação do Projeto Ciência e Tecnologia de Materiais Mecânica dos Corpos Rígidos; Mecânica dos Fluidos Análise de Riscos Projeto de engenharia Gerenciamento de Projeto Outras áreas de conhecimento Contextualizando a disciplina RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 9 Contextualizando a disciplina RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 10 Explorando o tema RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 11 Explorando o tema RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 12 Explorando o tema RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 13 2,5 m 1,5 m 0,5 m 400 kgf RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 14 Material Aço/Latão/Alum/Madeira,etc... Condições de trabalho / Solicitações/Tensões atuantes Propriedades Geométricas (CG/J/I/W) (σ, Q, T,... ) Triângulo do Dimensionamento Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS O QUE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS ? DEFINIÇÃO A Resistência dos materiais é um ramo da mecânica que estuda as relações entre cargas externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das forças internas que atuam dentro do corpo. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 16 Tópico I Revisão dos conceitos de Estática Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 17 Pa Barra de Aço Pb A B C D RA Barra de Aço RB RA RC RD Barra de Aço RD Rc Esforços atuantes RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 18 a) Tração: a força atuante tende a provocar um alongamento do elemento na direção da mesma. (b) Compressão: a força atuante tende a produzir uma redução do elemento na direção da mesma. (c) Flexão: a força atuante provoca uma deformação do eixo perpendicular à mesma. (d) Torção: forças atuam em um plano perpendicular ao eixo e cada seção transversal tende a girar em relação às outras. (e) Flambagem: é um esforço de compressão em uma barra de seção transversal pequena em relação ao comprimento, que tende a produzir uma curvatura na barra. (f) Cisalhamento: forças atuantes tendem a produzir um efeito de corte, isto é, um deslocamento linear entre seções transversais. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 19 Equilíbrio de Forças e Momentos 50º TA x y TB P 30º P = carga concentrada R1 R2 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 20 Equipamento estocado em Armazém Barra de Sustentação Plataforma Pinos de Sustentação (chumbador) Esforços atuantes Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 22 Mecânica Divisão: Mecânica dos Corpos Rígidos; Mecânica dos Corpos Deformáveis; Mecânica dos Fluidos Mecânica Definição: trata-se da Ciência que descreve as condições de repouso e movimento dos corpos. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 23 Em 1642, alguns meses após a morte de Galileu Galilei, nascia Isaac Newton. Aos 23 anos de idade, Newton havia desenvolvido suas famosas leis do movimento: As três Leis de Newton A primeira lei é o estabelecimento do conceito de inércia, proposto antes por Galileu. A segunda lei relaciona a aceleração à sua causa, a força. A terceira lei é a bem conhecida 'Lei da Ação e Reação'. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 24 3ª Lei de Newton A terceira lei estabelece que, quando dois corpos interagem, a força que o corpo 1 exerce sobre o corpo 2 é igual e oposta à força que o corpo 2 exerce sobre o corpo 1: F12 = - F21 Esta lei é equivalente a dizer que as forças sempre ocorrem em pares, ou que uma única força isolada não pode existir. Neste par de forças, uma é chamada de ação, e a outra, de reação. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 25 Equilíbrio de Forças e Momentos 1. Composição de Forças F1 F2 F3 F = F1 + F2 + F3 F1 F2 F3 F = F1 + F2 - F3 F = F1 + F2 F3 Resultante das Forças Resultante das Forças RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 26 Equilíbrio Estático A soma das Forças externas que atuam no corpo é igual a ZERO A soma dos Momentos, em torno de qualquer ponto do corpo, das Forças que atuam neste ponto é igual a ZERO Σ F = 0 (Σ M) = 0 O Σ Fx = 0 Σ Fy = 0 Σ Fz = 0 Σ Mx = 0 Σ MY = 0 Σ MZ = 0 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 27 Engenheiro: Observe o conjunto de fixação de Amarras de embarcações usado em Cais do Porto. Dimensionar os Parafusos de Fixação e os Cabos de Aço 60º 45º FA=550lbf FB=750lbf Piso de Concreto Armado Amarras Parafusos de Fixação Pinos Viga de Sustentação RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS FA=550lbf FB=750lbf Fb cos 60º Fa cos 45º Fy = Fa cos 45º + Fb cos 60º RA RB y x 60º 45º FA=550lbf FB=750lbf Piso de Concreto Armado Amarras Parafusos de Fixação Pinos Viga de Sustentação RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS FA=550lbf FB=750lbf RB RA 50 cm Fy = Fa cos 45º + Fb cos 60º Fa sen 45º Fb sen 60º y x 50 cm Rx Fy = Fa cos 45º + Fb cos 60º RA RB Rx RESMAT Paschoal RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Pela 3ª Lei de Newton, temos: Σ F = 0 (Σ M) = 0 O Σ Fx = 0 Σ Fy = 0 Σ Fz = 0 Σ Mx = 0 Σ MY = 0 Σ MZ = 0 Σ Fx = 0 - FAB cos 60º + FBC cos 30º = 0 FAB cos 60º = FBC cos 30º FAB = FBC cos 30º ÷ cos 60º FAB = 1,73 FBC Duas incógnitas Σ Fy = 0 FAB sen 60º + FBC sen 30º - 800 = 0 FAB sen 60º + FBC sen 30º = 800 1,73 FBC sen 60º + FBC sen 30º = 800 1,99 FBC= 800 1 2 1 2 FBC = 402N Logo : FAB = 1,73 x 402 = 695,46 N FAB FBC 600 300 800 N x y RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 31 PESO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 32 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 33 Peso = 5 N Cabo de Aço A B 3 m 2 m RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 34 30º 800 N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 35 q= 10 KN/m 1 m 3 m 10KN 1 m 2 m 2 m 20KN Tipos de Reações RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 36 Equilíbrio Estático RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 37 Equilíbrio Estático RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 38 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 39 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 40 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 41 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 42 . APLICAÇÕES FATORES DE SEGURANÇA CABOS E CORDOALHAS ESTÁTICAS 3 A 4 CABO PARA TRAÇÃO NO SENTIDO HORIZONTAL 4 A 5 GUINCHOS, GUINDASTES, ESCAVADEIRAS 5 PONTES ROLANTES 6 A 8 TALHAS ELÉTRICAS E OUTRAS 7 GUINDASTES ESTACIONÁRIOS 6 A 8 LAÇOS 5 A 6 ELEVADORES DE OBRA 8 A 10 ELEVADORES DE PASSAGEIROS 12 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 43 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 44 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 45 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 46 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 47 Considere o esquema apresentado e calcule o Diagrama de Esforço Cortante e de Momento Fletor e indique as cargas máximas atuantes. q= 10 KN/m 1 m 3 m 10KN 1 m 2 m 2 m 20KN RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 48 1 reação de apoio: - reação vertical (R), logo: 1 incógnita. Apoio móvel 2 reações de apoio: - reação horizontal (H), - reação vertical (R), logo: 2 incógnitas. Apoio fixo 3 reações de apoio: - reação momento (M), - reação horizontal (H), - reação vertical (R), logo: 3 incógnitas. Engaste VIGA: estrutura linear que trabalha em posição horizontal ou inclinada, assentada em um ou mais apoios e que tem a função de suportar os carregamentos normais à sua direção (se a direção da viga é horizontal, os carregamentos são verticais). Torção Cisalhamento Flexão tensão Torção Cisalhamento Flexão Mt V M esforço interno aplicado Geometria + Carregamento Resumo esquemático RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 50 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 51 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 52 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 53 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 54 500N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 55 Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm Diam = 200mm P = 50KN Exercícios : RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 56 Peso da Máquina de Ar Condicionado RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 57 Tópico I I Tração, Compressão e Cisalhamento Puro RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 58 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 59 O CONCEITO DE TENSÃO NORMAL MÉDIA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 60 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 61 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 62 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 63 O CONCEITO DE TENSÃO NORMAL MÉDIA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 64 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 66 66 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 67 Carregado Em repouso descarregado Deformação permanente ou Plástica Deformação total Carregado Carregado Em repouso descarregado Deformação Elástica Corpo de Prova retorna ao seu estado original Deformação total Lei de Hooke RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 68 68 Tecnologia dos Materiais RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 69 Lei de Hooke = E. Tensão = P/S Modulo de Young, ou Modulo de Elasticidade Deformação Específica = L/L L= PL/ES Tensão L Área S L L final (%) = [(Lfinal - L) / L] x 100 L final (%) = [(S - Sfinal) / S] x 100 S RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 70 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 71 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 72 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 73 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 74 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 75 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 76 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 77 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 78 Gráfico Tensão x Deformação RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 79 Ensaios Mecânicos RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 80 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 81 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 82 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 83 A A C B D Engenheiro, estude os Diagramas Tensão-Deformação apresentados. Especifique, utilizando as letras de identificação, qual o material indicado para trabalhar nas seguintes condições: Carregamento dinâmico Carregamento estático com valores altos de Resistência Mecânica Tensão de escoamento elevada Limite de Resistência elevado Maior dureza Menor deformação permanente Maior dutilidade Maior tenacidade a fratura RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 85 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 86 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 87 Bibliografia ARRIVABENE, V. Resistência dos materiais. Rio de Janeiro: Makron Books, 1994. BEER, F. P.; JOHNSTON, E. R. Resistência dos materiais. 3. ed. Rio de Janeiro: Makron Books, 1995. HIBBELER, R.C. Resistência dos materiais.5. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2004. NASH, W. A. Resistência dos materiais. 4. ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 2001. CRAIG JR ,R. R. Mecânica dos materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. MELCONIAN, S. Mecânica Técnica e Resistência dos materiais. São Paulo:Érica, 2000. GERE, J. M. Mecânica dos materiais. São Paulo: Thomson Learning, 2003. RILEY, W. F. Et al. Mecânica dos materiais. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. THIMOSHENKO, S. P.; GERE, J. E. Mecânica dos sólidos. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 1994. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 88 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 89 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 90 Engenheiro: Observe o conjunto de fixação de Amarras de embarcações usado em Cais do Porto Dimensionar os Pinos, os Parafusos de Fixação e a Viga de Sustentação Material da Viga de Sustentação e dos Pinos : Aço SAE 1020 Material dos Parafusos de Fixação : Aço SAE 1030 60º 45º FA=550lbf FB=750lbf Fb cos 60º Fa cos 45º Fy = Fa cos 45º + Fb cos 60º RA RB y x RESMAT Paschoal RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 93 Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm P = 50KN P = 70KN Exercícios : RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 94 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 95 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 96 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 97 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 98 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM ATIVIDADES Engenheiro voce agora precisa projetar um componete estrutural. Quais as propriedades dos materiais utilizados e quanto custa? Que tipos de ligas metálicas e não metálicas irei utilizar? O material será produzido de que forma? Que tipo de tratamento térmico será aplicado? RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 Processamento Aplicações Propriedades Mecânicas Microestrutura e Composição Química Interação com o Meio Ambiente Engª dos Materiais RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS O mundo dos engenheiros RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 101 SÍNTESE DA AULA Nesta aula , você : Iniciou o seu primeiro contato com o mundo dos Materiais e aprendeu sua classificação e sua importância na utilização industrial. Você também teve a oportunidade de entender que conhecer Ciência e Tecnologia dos Materiais é o complemento dos seus estudos adquiridos a nas disciplinas de Mecânica e Resistência dos Materiais e verificar que por mais elaborado seja um projeto, jamais poderá prescindir do conhecimento de materiais de engenharia e suas aplicações. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 102 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 103 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 104 Process Cálculo Dif/Integral I/II/III Cálculo Vetorial e Geom Analítica Língua Portuguesa Física Teo/Experimental I/II/III Desenho Técnico Química Geral Ling. de Programação I/II Probabilidade e Estatística Mecânica Geral Estatística Aplicada Métodos Mat aplicados em EP Cálculo Numérico Matemática Financeira Princ Ciências dos Materiais Resistência dos Materiais Eletrotécnica Aplicada Métodos Estatísticas aplicados a EP Fenômeno dos Transportes Metodologia Científica Gestão da Qualidade ADM 0461 Análise de Investimentos e de Riscos ENG 0644 Introdução a Economia ERI 0152 Administração Estratégica ADM 0455 Gestão do Conhecimento e Inovação Tecnológica ADM 0481 Planejamento e Controle da Produção ENG 0096 Orçamento ADM 0460 Mercado Financeiro ADM 0473 Fundamentos da Administração ADM 0456 Finanças Corporativas ADM 0472 Administração de Marketing ADM 0240 Contabilidade de Custos Industriais ADM 0479 Gestão de Tecnologia da Informação ADM 0481 Fundamentos da Economia da Regulação ENG 0385 Planejamento Integrado de Recursos Energéticos ENG 0386 Avaliações de Opções Reais ENG 0645 Logística ADM 0429 Empreendedorismo ADM 0476 Gerenciamento de Risco ENG 0384 Fundamentos da Contabilidade COF 0255 Formação Geral Grade da Básica da EP (Estratégia e Organizações) Economia das Empresas ERI 0162 Fundamentos da Macroeconomia ERI 0163 Fundamentos das Ciências Sociais ESA 0246 Filosofia e Ética EDU 0475 Gestão de Projetos ENG 0646 Gestão da Produção ADM 0249 Ciências do Ambiente CIS 0310 Introdução à Engenharia ENGO 166 Projeto Final I/II ENG 0099/0101 Sistemas Administrativos ADM 0478
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