Mecância Técnica e Resistência dos Materiais

Mecânica Técnica e Resistência
dos Materiais
Irineu Yassuda
2013
Resistência dos Materiais
Definição de Resistência dos Materiais
É um ramo da mecânica que estuda as relações
entre cargas externas aplicadas a um corpo
deformável e a intensidade das forças internas
que atuam dentro do corpo.
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Resistência dos Materiais
HISTÓRICO
Desde a antiguidade, onde o homem iniciou a arte
e ciência de construir, sempre houve a necessidade
de obter os conhecimentos da resistência dos
materiais.
Foi observado que apenas com tais conhecimentos
haveria a possibilidade de gerar regras, padrões e
procedimentos para determinar quais dimensões
seriam seguras para atuar como elementos em
dispositivos e estruturas.
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Resistência dos Materiais
As civilizações mais antigas da humanidade já
haviam se lançado no estudo dos materiais. Os
egípcios inegavelmente já possuíam grandes
conhecimentos desta área, pois sem eles seria
impossível terem construído as pirâmides do Egito.
Logo a frente, os gregos trariam mais um avanço na
construção, criando e utilizando princípios de
estática, a qual corresponde a base da resistência
dos materiais.
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Resistência dos Materiais
Arquimedes (287-212 a.C.) deu uma enorme prova a
respeito de condições de equilíbrio, ao utilizar uma
alavanca, esboçando métodos de verificação de centro de
gravidade dos corpos. Aplicou também sua teoria na
construção de grandes dispositivos, tais como guinchos e
guindastes.
Mais tarde, outra civilização contribuiu com a resistência
dos materiais: os romanos. Eram grandes construtores,
pois além de elaborarem monumentos e templos, muitas
de suas estradas, pontes e fortes estão mantidas até os
dias atuais. Um de seus principais trunfos nas construções
foram os arcos.
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Resistência dos Materiais
Durante a Idade Média, grande parte do que foi
estudado e descoberto fora perdido, sendo
recuperado apenas com a chegada do
Renascimento.
Durante este período, o interesse pela ciência
voltava à tona, surgindo grandes talentos artísticos
no ramo da engenharia e arquitetura como
Leonardo da Vinci, que apresentou grandes
contribuições principalmente no estudo de vigas.
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Resistência dos Materiais
Apenas no século XVII aconteceriam as primeiras
tentativas de encontrar dimensões seguras de
elementos de estruturas, de forma analítica.
O famoso livro “A Nova Ciência”, de Galileu Galilei,
apresenta o esforço do mesmo em organizar
métodos aplicáveis as análises de esforços em
seqüências lógicas.
Assim, tem o início da resistência dos materiais
como ciência.
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Resistência dos Materiais
Na engenharia dos materiais, a resistência dos
materiais significa a capacidade do material
resistir a uma força a ele aplicada.
A resistência de um material é dada em função
de seu processo de fabricação e os técnicos
empregam uma variedade de processos para
alterar essa resistência posteriormente.
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Resistência dos Materiais
• ESFORÇOS MECÂNICOS
Os esforços mecânicos são o principal foco da
resistência dos materiais, pois todo o estudo gira
em torno de como dimensionar uma peça ou
elemento de máquina para que suporte os efeitos
que os esforços mecânicos gerados por uma
estrutura geral ou específica estarão atuando sobre
a mesma.
Cada tipo de esforço possui uma forma específica
de ser analisado, estudado e calculado.
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Resistência dos Materiais
ESFORÇOS MECÂNICOS
Para esses cálculos é necessário utilizar-se dos
conhecimentos de um dos ramos da Física: a
estática, para que o equilíbrio de forças demonstre
o que acontecerá com dada peça de determinado
material quando submetida a certo tipo de esforço.
Os cálculos de esforço mecânico estão
profundamente conectados aos conceitos de:
momento de inércia, módulo de resistência e raio
de giro.
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Resistência dos Materiais
ESFORÇOS MECÂNICOS
São os esforços mecânicos:
• Tração;
• Compressão;
• Cisalhamento;
• Flexão;
• Torção;
• Flexo-Torção;
• Flambagem;
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Resistência dos Materiais
A escolha dos materiais a serem utilizados nos
instrumentos e tubulações da indústria é de
grande importância para a parte operacional e
econômica da empresa.
Essa escolha do material das tubulações e dos
equipamentos podem ser realizada em função
de vários fatores, como por exemplo:
- fluido a ser transportado (viscosidade,
temperatura, corrosividade).
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Resistência dos Materiais
Essa escolha do material das tubulações e dos
equipamentos podem ser realizada em função
de vários fatores, como por exemplo:
- custos.
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Resistência dos Materiais
• Conceito de Tensão
Representa a intensidade da força interna sobre
um plano específico (área) que passa por um
determinado ponto.
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Resistência dos Materiais
• Tensão Normal e Tensão de Cisalhamento
Tensão Normal: A intensidade da força ou força
por unidade de área, que atua no sentido
perpendicular a ΔA, é definida como tensão
normal, δ (sigma).
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Resistência dos Materiais
Tensão de Cisalhamento: A intensidade da força
ou força por unidade de área, que
atua na tangente a ΔA, é definida como tensão
de cisalhamento, τ (tau).
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Resistência dos Materiais
• Unidades de Tensão no SI
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a
intensidade tanto da tensão normal quanto da
tensão de cisalhamento é especificada na unidade
básica de Newtons por metro quadrado (N/m²).
Esta unidade é denominada pascal (1 Pa = 1 N/m²),
como essa unidade é muito pequena, nos trabalhos
de engenharia são usados prefixos como quilo
(10³), mega (106) ou giga (109).
1MPa =106Pa =106N/m²
1GPa =109Pa =109N/m²
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Tensão Normal Média
Hipóteses de
simplificação
1) 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 simplificação
2) A fim de que a barra
possa sofrer deformação
uniforme, é necessário
que P seja aplicada ao
longo do eixo do
centróide da seção
transversal e o material
deve ser homogêneo e
isotrópico.
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Resistência dos Materiais
Tensão Normal Média – Simplificações
• Material Homogêneo: Possui as mesmas
propriedades físicas e mecânicas em todo o
seu volume.
• Material Isotrópico: Possui as mesmas
propriedades físicas e mecânicas em todas as
direções.
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Exercício 1
1) A luminária de 80
kg é suportada por
duas hastes AB e BC
como mostra a figura.
Se AB tem diâmetro de
10 mm e BC tem
diâmetro de 8 mm.
Determinar a tensão
normal média em
cada haste.
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Resistência dos Materiais
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Resistência dos Materiais
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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Resistência dos Materiais
• Deformação por Cisalhamento
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Resistência dos Materiais
• Propriedades Mecânicas dos Materiais.
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Resistência dos Materiais
• Ensaio de Tração e Compressão
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Resistência dos Materiais
• Máquina Para Ensaio de Tração e Compressão
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Resistência dos Materiais
• Relações de Tensão e Deformação
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Resistência dos Materiais
• Diagrama Tensão x Deformação
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Resistência dos Materiais
• Tipos de Falhas em Corpos de Prova
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Resistência dos Materiais
• Materiais Dúcteis e Frágeis
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Resistência dos Materiais
• Porcentagens de Alongamento e Redução de
Área
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Resistência dos Materiais
• Lei de Hooke
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