COMPORTAMENTO DE UM MATERIAL
Quando uma força age sobre um corpo, produz neste uma TENSÃO que pode ser
de TRAÇÃO, COMPRESSÃO, CISALHAMENTO, FLEXÃO ou TORÇÃO.
Todas as tensões produzidas no corpo, causam a este uma DEFORMAÇÃO, sendo
assim, se a tensão é pequena, o corpo volta ao seu estado (tamanho) normal assim que
a força deixa de agir sobre o mesmo.
A esta propriedade chamamos ELASTICIDADE, porém se a tensão for muito grande,
poderá causar ao corpo uma DEFORMAÇÃO PERMANENTE, isto é, o corpo poderá
ficar permanentemente deformado mesmo após a ação da força.
Por outro lado, se a tensão for ainda maior, poderá causar até uma RUPTURA do
corpo. A maior tensão que o corpo pode suportar é definida como sendo
LIMITE DE RESISTÊNCIA ou TENSÃO DE RUPTURA.
GRÁFICO DE TENSÃO x DEFORMAÇÃO
A fim de melhor caracterizar o comportamento de um material submetido às tensões
progressivas, reproduzimos na FIG.1 o gráfico conhecido por tensão x deformação.
Este gráfico que representa um corpo sob a ação de uma força de tração, tem sua
ordenada a indicação da tensão e na abscissa a deformação correspondente.
PONTO I - LIMITE DE
PROPORCIONALIDADE (lei de HOOKE) - as
deformações são proporcionais às tensões.
PONTO II - LIMITE DE ELASTICIDADE elasticidade é a propriedade do material de o
corpo retornar ao seu tamanho inicial assim que a
força deixa de agir sobre o mesmo.
PONTO III - LIMITE DE ESCOAMENTO caracteriza
a perda da propriedade elástica do material.
PONTO IV - LIMITE DE RESISTÊNCIA ou TENSÃO
DE RUPTURA - maior tensão que o corpo pode
suportar
PONTO V - Instante em que o corpo se rompe.
TIPOS DE CARGA
Quando uma peça está sujeita a uma carga constante, invariável ao decorrer do tempo.
Peça sujeita a uma carga pulsante, isto é, variável de zero a um valor máximo
permitido.
Quando uma peça está sujeita a uma carga variável nos dois sentidos, por exemplo, a
biela de um pistão de dupla ação.
Peça sujeita a variação brusca ou a choque, por exemplo, componentes de prensas em
geral.
Os valores de fatores de segurança assim determinados estão representados na
tabela abaixo:
RESISTÊNCIA A TRAÇÃO
Quando uma barra for submetida a uma força (P), atuando no sentido do seu eixo, isto
é, perpendicular a sua secção transversal, estará sofrendo uma tração e uma
deformação que será a de acréscimo de comprimento.
RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO
Quando uma força (P), agir no sentido longitudinal da peça, isto é, perpendicular a sua
secção transversal, esta sofrerá uma compressão e um achatamento.
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
Quando duas forças (P) atuam sobre uma peça (ex.: rebite), transversalmente ao seu
eixo, sofrerá um cisalhamento, isto é, a peça tenderá a ser cortada.
RESISTÊNCIA A FLEXÃO
Quando uma força (P), atua sobre uma barra, perpendicularmente ao seu eixo,
produzirá a flexão do referido eixo.
RESISTÊNCIA A TORÇÃO
Quando uma força (P), agindo no plano
perpendicular ao eixo da barra tenderá
a girar cada secção transversal em
relação às demais secções, torcendoa.
RESISTÊNCIA A FLAMBAGEM
Se a barra submetida a compressão for de
comprimento muito grande em relação a
sua secção, ela se dobrará sob a ação da
força (P), produzindo a flambagem.
DEDUÇÃO DA FÓRMULA DE TRAÇÃO
Quando uma força age sobre um corpo produz neste uma
TENSÃO, que será tanto maior quanto maior for a força
aplicada.
Conclui que:
TENSÃO É DIRETAMENTE PROPORCIONAL A FORÇA.
P = Carga ou força em Kgf que age no sentido
longitudinal da peça, tracionando-a.
S = Secção transversal da peça em cm²
= Tensão do material à tração em Kgf/cm²
Se duas forças de mesma intensidade agirem, separadamente em dois corpos de
secções transversais diferentes, a tensão será maior naquele que tem a secção menor.
Conclui-se que:
TENSÃO É INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SECÇÃO.
1 - Considerando que a barra representada na figura abaixo seja a secção circular de
aço SAE 1020. Determine o diâmetro que a mesma deve ter para suportar, com
segurança, um esforço (P) estático, à tração de 5000Kgf.
Para calcular d
Solução:
Consultar tabela I
P = 5000 Kgf
Temos r = 4200 Kgf/cm²
Material: SAE1020
É pela TABELA II, o fator
de segurança relativo ao
tipo de carga
considerada:
F=5
2 - A figura representa uma junção da estrutura de um automóvel em construção. O
engenheiro recebe os dados da montagem e foi determinado que o conjunto fosse feito
de aço SAE 1020. Sendo assim calcule o que se pede.
a) O diâmetro (d) da peça feita de aço SAE 1020.
b) A quantidade de parafusos necessários para a fixação da peça sendo o material dos
parafusos SAE 1040.