Critérios de falha. - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro;

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Cássio Almeida Bayer
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1 Critérios de falha - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro; - compreensão clara do(s) mecanismo(s) de falha (modos de falha); -aspectos de confiabilidade; - relação custo x benefício.

seguro; - compreensão clara do(s) mecanismo(s) de falha (modos

2 Modos de falha - por deslocamentos excessivos; - por escoamento;

3 Modos de falha - por fratura - materiais frágeis descontinuidades geométricas; progressiva - por critérios operacionais; -outros.

4 Critérios de falha por escoamento - o estado de tensões em um ponto pode ser escrito em termos de suas tensões principais (σ1, σ2, σ3); -o material não pode ultrapassar σesc; - deve existir uma função que permita verificar se o escoamento ocorreu; - válido para materiais dúcteis; - a tensão de cisalhamento desempenha o papel + importante para o início do escoamento ocorrer.

existir uma função que permita verificar se o escoamento ocorreu; - válido para materiais

5 Falha por escoamento Critérios mais comuns - Teoria da máxima tensão cisalhante TMTC (TRESCA). - Teoria da máxima energia de distorção TMED (von Mises).

6 Teoria da máxima tensão cisalhante TMTC (TRESCA) Quando a tensão de cisalhamento máxima no ponto crítico do componente atingir o mesmo valor da tensão de cisalhamento máxima do corpo de prova no momento do seu escoamento, num ensaio de tração, tem-se o limite de referencia do critério

valor da tensão de cisalhamento máxima do corpo de prova no momento do

7 Teoria da máxima tensão cisalhante TMTC (TRESCA) τ max σ1 = σ 3 2 τ max σ e 2

8 Teoria da máxima tensão cisalhante TMTC (TRESCA) τ max = σ e = 2 K

9 Teoria da máxima tensão cisalhante TMTC (TRESCA) τ max = σ 1 σ 2 2 = K

10 Representação geométrica do critério de Tresca

11 Representação geométrica do critério de Tresca σ1 σ 2 τ max = 2 = K = Y 2

12 Teoria da máxima energia de distorção TMED (von MISES) Quando a energia de distorção no ponto crítico do componente atingir o mesmo valor da energia de distorção do corpo de prova no momento do seu escoamento, iniciará também o escoamento do componente naquele ponto Energia em lugar de tensão!!

energia de distorção do corpo de prova no momento do seu escoamento,

13 Teoria da máxima energia de distorção TMED (von MISES) Por se tratar de uma energia associada a deformação, pode-se determinar experimentalmente a deformação limite (u lim ): σ σ 1 = e

14 Teoria da máxima energia de distorção TMED (von MISES) Matematicamente pode-se demonstrar, no limite:

15 Representação geométrica do critério de von Mises

16 Representação geométrica do critério de von Mises

17 Critério de falha por fratura - a tensão normal desempenha o papel mais importante para a ruptura ocorrer; - válido para materiais frágeis, os quais apresentam maior resistência à compressão.

18 Falha por fratura Critério mais comum - Teoria da máxima tensão normal TMTN (RANKINE). Quando a tensão principal no ponto crítico do componente atingir o mesmo valor da tensão de ruptura do corpo de prova, a ruptura (ou propagação) do componente ocorrera

19 Teoria da máxima tensão normal TMTN (RANKINE). σ σ 1 rup

20 Representação geométrica do critério da máxima tensão

21 Comparação dos três critérios

22 Exercicios - Critérios de falha Dimensionar o eixo maciço a ser fabricado em aço 1020 (tensão limite de escoamento = 200MPa), de forma a transmitir um torque T = 10 kn.m, sob um momento fletor M = 15 kn.m., com um coeficiente de segurança 1,6 ao escoamento.

23 Exercicios - Critérios de falha Para o perfil I esquematizado, determinar o coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080, de alto teor de carbono, dureza Brinell 248, e resistência à tração de 78 kgf/mm 2.

24 Exercicios - Critérios de falha

25 Exercicios - Critérios de falha O recipiente cilíndrico de parede fina esquematizado (diâmetro d = 200mm e espessura e = 2,8mm) contém ar comprimido na pressão manométrica de 32 atmosferas e deve ser submetido à uma força F = 10kN para aperto dos parafusos de vedação. Pede-se avaliar o coeficiente de segurança ao escoamento admitindo que o material da chapa seja aço com tensão normal limite de escoamento 250MPa, E = 210GPa e ν = 0,300, segundo os quatro critérios de resistência estudados (não considerar os efeitos da proximidade da chapa do fundo do recipiente na seção da base onde os esforços solicitantes são extremos).

26 Exercicios - Critérios de falha

27 Exercicios - Critérios de falha A B C

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