mecância técnica e resistência dos materiais

Mecânica Técnica e Resistência dos Materiais

Irineu Yassuda

2013

Resistência dos Materiais

Definição de Resistência dos MateriaisÉ um ramo da mecânica que estuda as relaçõesentre cargas externas aplicadas a um corpodeformável e a intensidade das forças internasque atuam dentro do corpo.

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HISTÓRICODesde a antiguidade, onde o homem iniciou a artee ciência de construir, sempre houve a necessidadede obter os conhecimentos da resistência dosmateriais.Foi observado que apenas com tais conhecimentoshaveria a possibilidade de gerar regras, padrões eprocedimentos para determinar quais dimensõesseriam seguras para atuar como elementos emdispositivos e estruturas.

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As civilizações mais antigas da humanidade jáhaviam se lançado no estudo dos materiais. Osegípcios inegavelmente já possuíam grandesconhecimentos desta área, pois sem eles seriaimpossível terem construído as pirâmides do Egito.Logo a frente, os gregos trariam mais um avanço naconstrução, criando e utilizando princípios deestática, a qual corresponde a base da resistênciados materiais.

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Resistência dos MateriaisArquimedes (287-212 a.C.) deu uma enorme prova arespeito de condições de equilíbrio, ao utilizar umaalavanca, esboçando métodos de verificação de centro degravidade dos corpos. Aplicou também sua teoria naconstrução de grandes dispositivos, tais como guinchos eguindastes.Mais tarde, outra civilização contribuiu com a resistênciados materiais: os romanos. Eram grandes construtores,pois além de elaborarem monumentos e templos, muitasde suas estradas, pontes e fortes estão mantidas até osdias atuais. Um de seus principais trunfos nas construçõesforam os arcos.

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Durante a Idade Média, grande parte do que foiestudado e descoberto fora perdido, sendorecuperado apenas com a chegada doRenascimento.Durante este período, o interesse pela ciênciavoltava à tona, surgindo grandes talentos artísticosno ramo da engenharia e arquitetura comoLeonardo da Vinci, que apresentou grandescontribuições principalmente no estudo de vigas.

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Apenas no século XVII aconteceriam as primeirastentativas de encontrar dimensões seguras deelementos de estruturas, de forma analítica.O famoso livro “A Nova Ciência”, de Galileu Galilei,apresenta o esforço do mesmo em organizarmétodos aplicáveis as análises de esforços emseqüências lógicas.Assim, tem o início da resistência dos materiaiscomo ciência.

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Na engenharia dos materiais, a resistência dosmateriais significa a capacidade do materialresistir a uma força a ele aplicada.A resistência de um material é dada em funçãode seu processo de fabricação e os técnicosempregam uma variedade de processos paraalterar essa resistência posteriormente.

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• ESFORÇOS MECÂNICOSOs esforços mecânicos são o principal foco daresistência dos materiais, pois todo o estudo giraem torno de como dimensionar uma peça ouelemento de máquina para que suporte os efeitosque os esforços mecânicos gerados por umaestrutura geral ou específica estarão atuando sobrea mesma.Cada tipo de esforço possui uma forma específicade ser analisado, estudado e calculado.

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ESFORÇOS MECÂNICOSPara esses cálculos é necessário utilizar-se dosconhecimentos de um dos ramos da Física: aestática, para que o equilíbrio de forças demonstreo que acontecerá com dada peça de determinadomaterial quando submetida a certo tipo de esforço.Os cálculos de esforço mecânico estãoprofundamente conectados aos conceitos de:momento de inércia, módulo de resistência e raiode giro.

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ESFORÇOS MECÂNICOSSão os esforços mecânicos:• Tração;• Compressão;• Cisalhamento;• Flexão;• Torção;• Flexo-Torção;• Flambagem;

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A escolha dos materiais a serem utilizados nosinstrumentos e tubulações da indústria é degrande importância para a parte operacional eeconômica da empresa.Essa escolha do material das tubulações e dosequipamentos podem ser realizada em funçãode vários fatores, como por exemplo:- fluido a ser transportado (viscosidade,temperatura, corrosividade).

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Essa escolha do material das tubulações e dosequipamentos podem ser realizada em funçãode vários fatores, como por exemplo:- custos.

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• Conceito de TensãoRepresenta a intensidade da força interna sobreum plano específico (área) que passa por umdeterminado ponto.

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• Tensão Normal e Tensão de CisalhamentoTensão Normal: A intensidade da força ou forçapor unidade de área, que atua no sentidoperpendicular a ΔA, é definida como tensãonormal, δ (sigma).

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Tensão de Cisalhamento: A intensidade da forçaou força por unidade de área, queatua na tangente a ΔA, é definida como tensãode cisalhamento, τ (tau).

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• Unidades de Tensão no SINo Sistema Internacional de Unidades (SI), aintensidade tanto da tensão normal quanto datensão de cisalhamento é especificada na unidadebásica de Newtons por metro quadrado (N/m²).Esta unidade é denominada pascal (1 Pa = 1 N/m²),como essa unidade é muito pequena, nos trabalhosde engenharia são usados prefixos como quilo(10³), mega (106) ou giga (109).

1MPa =106Pa =106N/m²1GPa =109Pa =109N/m²

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Tensão Normal Média

Hipóteses de simplificação1) É necessário que a barra permaneça reta tanto antes como depois de a carga ser aplicada, e, além disso, a seção transversal deve permanecer plana durante a deformação.

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Hipóteses de simplificação2) A fim de que a barrapossa sofrer deformaçãouniforme, é necessárioque P seja aplicada aolongo do eixo docentróide da seçãotransversal e o materialdeve ser homogêneo eisotrópico.

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Tensão Normal Média – Simplificações• Material Homogêneo: Possui as mesmas

propriedades físicas e mecânicas em todo oseu volume.

• Material Isotrópico: Possui as mesmaspropriedades físicas e mecânicas em todas asdireções.

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Exercício 1

1) A luminária de 80kg é suportada porduas hastes AB e BCcomo mostra a figura.Se AB tem diâmetro de10 mm e BC temdiâmetro de 8 mm.Determinar a tensãonormal média emcada haste.

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Tensão de Cisalhamento Média

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• Exercícios Propostos

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• Cisalhamento em Juntas

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• Deformação

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• Deformação Normal

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• Deformação por Cisalhamento

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• Propriedades Mecânicas dos Materiais.

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• Ensaio de Tração e Compressão

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• Máquina Para Ensaio de Tração e Compressão

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• Relações de Tensão e Deformação

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• Diagrama Tensão x Deformação

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• Tipos de Falhas em Corpos de Prova

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• Materiais Dúcteis e Frágeis

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• Porcentagens de Alongamento e Redução de Área

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• Lei de Hooke

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