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Considere um ponto em uma superfície sujeito ao estado plano de tensões σ_x =-47 MPa, σ_y =-186 MPaeτ_xy =-29 MPa, conforme ilustrado na figura:


Figura - Estado plano de tensões

Fonte: Hibbeler (2010, p. 343).

Desenhe o círculo de Mohr para esse estado de tensões. Determine também as tensões que agem no ponto orientado a um ângulo θ=-33º a partir do eixo x, mostrando essas tensões em um esboço do elemento inclinado.
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Edi Carlos

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Edi Carlos

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há 4 meses

Para desenhar o círculo de Mohr e determinar as tensões no ponto orientado a um ângulo θ = -33º, siga os passos abaixo: 1. Cálculo dos centros e raios do círculo de Mohr: - O centro do círculo de Mohr é dado por: \[ C = \frac{\sigma_x + \sigma_y}{2} = \frac{-47 + (-186)}{2} = -116,5 \text{ MPa} \] - O raio do círculo é: \[ R = \sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau_{xy}^2} = \sqrt{\left(\frac{-47 - (-186)}{2}\right)^2 + (-29)^2} \] \[ = \sqrt{\left(\frac{139}{2}\right)^2 + 29^2} = \sqrt{(69,5)^2 + 29^2} \approx \sqrt{4840,25 + 841} \approx \sqrt{5681,25} \approx 75,5 \text{ MPa} \] 2. Desenho do círculo de Mohr: - No gráfico, marque o ponto correspondente a \(\sigma_x\) e \(\sigma_y\) no eixo horizontal (tensões normais) e \(\tau_{xy}\) no eixo vertical (tensões de cisalhamento). - O círculo terá centro em \(-116,5 \text{ MPa}\) e raio de aproximadamente \(75,5 \text{ MPa}\). 3. Determinação das tensões no ângulo θ = -33º: - As tensões no novo ângulo podem ser calculadas usando as fórmulas: \[ \sigma = C + R \cos(2\theta) \] \[ \tau = R \sin(2\theta) \] - Substituindo \(\theta = -33º\): \[ \sigma = -116,5 + 75,5 \cos(-66º) \approx -116,5 + 75,5 \times 0,4067 \approx -116,5 + 30,7 \approx -85,8 \text{ MPa} \] \[ \tau = 75,5 \sin(-66º) \approx 75,5 \times (-0,9135) \approx -68,9 \text{ MPa} \] 4. Esboço do elemento inclinado: - No esboço, desenhe um elemento com as tensões \(\sigma \approx -85,8 \text{ MPa}\) atuando na direção normal e \(\tau \approx -68,9 \text{ MPa}\) atuando na direção de cisalhamento. Esses passos devem ajudá-lo a desenhar o círculo de Mohr e determinar as tensões no ponto orientado a -33º. Se precisar de mais detalhes ou esclarecimentos, estou aqui para ajudar!

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ano passado

Para desenhar o círculo de Mohr, é necessário plotar os pontos (σ_x, τ_xy) e (σ_y, -τ_xy) em um plano cartesiano. Em seguida, traça-se uma circunferência que passa por esses dois pontos. O centro da circunferência representa a tensão média (σ_m) e o raio representa a tensão de cisalhamento máxima (τ_max). No caso desse problema, temos: σ_x = -47 MPa σ_y = -186 MPa τ_xy = -29 MPa Plotando esses pontos no plano cartesiano, temos: Ponto A: (-47, -29) Ponto B: (-186, 29) Desenhando a circunferência que passa por esses pontos, temos: - O centro da circunferência é (-116.5, 0) - O raio da circunferência é 157.5 MPa Portanto, as tensões principais são: σ_1 = -116.5 + 157.5 = 41 MPa σ_2 = -116.5 - 157.5 = -274 MPa A direção das tensões principais é perpendicular uma à outra e passa pelo centro da circunferência de Mohr. Para determinar as tensões que agem no ponto orientado a um ângulo θ=-33º a partir do eixo x, é necessário rotacionar o sistema de coordenadas em um ângulo θ no sentido anti-horário. Isso pode ser feito utilizando a transformação de coordenadas: σ_x' = σ_x*cos²θ + σ_y*sin²θ + 2*τ_xy*sinθ*cosθ τ_x'y' = (σ_y - σ_x)*sinθ*cosθ + τ_xy*(cos²θ - sin²θ) Substituindo os valores, temos: θ = -33º σ_x = -47 MPa σ_y = -186 MPa τ_xy = -29 MPa σ_x' = -47*cos²(-33º) - 186*sin²(-33º) + 2*(-29)*sin(-33º)*cos(-33º) = -98.5 MPa τ_x'y' = (-186 - (-47))*sin(-33º)*cos(-33º) + (-29)*(cos²(-33º) - sin²(-33º)) = -77.5 MPa Portanto, as tensões que agem no ponto orientado a um ângulo θ=-33º a partir do eixo x são σ_x' = -98.5 MPa e τ_x'y' = -77.5 MPa. Essas tensões podem ser mostradas em um esboço do elemento inclinado, que é obtido rotacionando o elemento original em um ângulo θ no sentido horário.

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