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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 Mecânica (Equilíbrio Estático); 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; 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 Mecânica; Aplicação dos conceitos de Equilíbrio Estático; AULA1 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS ENGENHEIRO AO FINAL DESTA AULA VOCE 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 ; Estude o Cap. 3 do livro do Melconian; Estude os exercícios resolvidos; Leia a síntese da aula. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 6 Tópico I CONTEXTUALIZANDO A DISCIPLINA NO MUNDO DOS ENGENHEIROS 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 Equilíbrio Estático 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 CARGA F RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 12 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 14 Revisando os Conceitos RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 15 Tópico I Revisão dos conceitos de Mecânica RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 16 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 17 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 18 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 19 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 20 Equilíbrio de Forças e Momentos 1. Resultante de Forças na mesma linha de ação F1 F2 F3 F = F1 + F2 + F3 Resultante das Forças F1 F2 F3 Fresultante = F1 - F2 + F3 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 21 Equilíbrio de Forças e Momentos 2. Resultante de duas Forças não ortogonais F = F12 + F22 + 2 F1 F2 cos F1 F2 F Resultante das Forças RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 22 Equilíbrio de Forças e Momentos 3. Projeção de Forças nos eixos Cartesianos RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 23 Aplicando o conhecimento Σ Fx = 0 Σ Fy = 0 Σ Fz = 0 Equilíbrio Estático Σ F = 0 Σ MO = 0 F RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 24 Engenheiro: Observe o conjunto de fixação de Amarras de embarcações usado em Portos. 60º 45º FA=550lbf FB=750lbf Piso de Concreto Armado Amarras Parafusos de Fixação Pinos Viga de Sustentação Aplicando o conhecimento 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 Piso de Concreto Armado Amarras Pinos Aplicando o conhecimento 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 Praticando RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 28 30º 800 N 30º FAB FBC Praticando : Calcule a intensidade Forças que estão atuando nos Cabos de Aço AB e BC RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 29 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 30 Aprofundando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 31 PESO Aprofundando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 32 Peso da Máquina de Ar Condicionado Teto da Sala Barras de Sustentação Praticando: Determine os valores a intensidade das Forças que estão atuando nas Barras de Aço RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 33 Praticando: Determine os valores de Reações nos apoios indicados nas Balanças, descon Balanças 5 m 3 m 100 N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 34 Momento de uma Força d F A r d F A α RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 35 Praticando RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 36 Peso = 5 N Cabo de Aço A B 3 m 2 m Praticando: Determine os valores a intensidade das Forças que estão atuando nos Cabos de Aço RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 37 P = 5 N RA RB 3 m 2 m Criando o Diagrama de Corpo Livre 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 Σ Fy = 0 Σ Fz = 0 RA - 5 + RB = 0 RA + RB = 5 Σ MA = 0 - RB x 5 + 5 x 3= 0 RB = 3N 1 2 2 1 RA + 3 = 5 RA = 2N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 38 Praticando RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 39 Aplicando o conhecimento d F A r d F A α Balanças 5 m 3 m 100 N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 40 PESO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 41 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 42 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 43 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 44 Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 45 Aplicando o conhecimento 10m Área do Tubulão de Aço = 20cm2 3 m 3 m 5 m 4 m A B C D Pino P Área da Barra de Aço = 10cm2 1 m 6 Tf Pilar de Concreto PB RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 46 Tópico I Revisão dos conceitos de Estática Aplicando o conhecimento RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 47 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 49 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 50 Equilíbrio de Forças e Momentos 50º TA x y TB P 30º P = carga concentrada R1 R2 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 51 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 52 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 53 Aplicando o conhecimento A 30º Barra de Sustentação CG Plataforma Pinos Q Q RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 54 Aplicando o conhecimento d F A r d F A α Balanças 5 m 3 m 100 N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 55 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 56 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 57 . 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 58 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 59 Exercícios de aplicação RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 60 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 61 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 62 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 63 500N RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 64 Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm Diam = 200mm P = 50KN Exercícios : RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 65 Peso da Máquina de Ar Condicionado RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 66 Tópico I I Tração, Compressão e Cisalhamento Puro RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 67 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 68 O CONCEITO DE TENSÃO NORMAL MÉDIA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 69 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 70 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 71 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 72 O CONCEITO DE TENSÃO NORMAL MÉDIA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 73 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 75 75 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 76 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 77 77 Tecnologia dos Materiais RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 78 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 79 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 80 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 81 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 82 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 83 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 84 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 85 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 86 O Gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 87 Gráfico Tensão x Deformação RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 88 Ensaios Mecânicos RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 89 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 90 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 91 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 92 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 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 94 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 95 O CONCEITO DE TENSÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 96 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 97 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 98 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 99 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 102 Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm Diam = 300mm Diam = 200mm Diam = 200mm P = 50KN P = 70KN Exercícios : RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 103 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 104 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 105 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 106 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 109 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 110 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 111 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 112 2,5 m 1,5 m 0,5 m 400 kgf RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULA1 113 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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