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: P = 5000 Kgf Consultar tabela I 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.